JP2007526522A - マルチチャンネルオーディオコーディング - Google Patents
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Abstract
Description
振幅スケールファクター(「振幅SF」)
角制御パラメータ
デコリレーションスケールファクター(「デコリレーションSF」)
トランジェントフラグ、及び
任意的に、補間フラグ
が含まれる。
図2を参照すると、本発明の特徴を具体化したデコーダ機能又は装置(「デコーダ」)が示されている。この図は、本発明の特徴を具体化した基本となるデコーダを実行する機能又は構成の1例である。以下に説明する他の及び/又は等価な機能または構成を含んで、本発明の特徴を実施する他の機能または構成を採用することもできる。
上述のように、サイドチェーン情報には、振幅スケールファクターと、角制御パラメータと、デコリレーションスケールファクターと、トランジェントフラグと、任意的な補間フラグとが含まれる。本発明の現実的な実施の形態におけるこのようなサイドチェーン情報は、以下の表2にまとめることができる。一般的にサイドチェーン情報はフレーム毎に1度更新される。
エンコーダ又はエンコーディング機能により、それがサイドチェーン情報を導き出しフレームのオーディオチャンネルを(上述した図1の例の方法で)単一のモノフォニック(モノ)オーディオチャンネルにダウンミックスするか又は、(以下に記載する図6の例の方法で)複数のオーディオ チャンネルにダウンミックスする前に、フレームのそれに値するデータを収集する。そうすることにより、サイドチェーン情報は最初にデコーダに送られ、モノチャンネルオーディオ情報又はマルチチャンネルオーディオ情報を受信後直ちにデコーディングを開始させることができる。エンコーディングプロセス(「エンコーディングステップ」)のステップについては以下に説明する通りである。エンコーディングステップに関して図4に記載されており、フローチャートと機能ブロック図の混成表現となっている。ステップ419まで、図4は1つのチャンネルに対するエンコーディングステップを示している。ステップ420と421は、図6の例に関連させて以下に記載した通り、コンポジットモノ信号を出力するために結合され又は複数のチャンネルを出力するためにマトリックス化されるすべての複数のチャンネルに適用される。
a.入力オーディオチャンネル内のPCM値のトランジェント検出を実行する。
トランジェントフラグは、サイドチェーン情報の一部をなし、以下に説明するとおり、ステップ411でも用いられる。デコーダのブロックレートより細かいトランジェント分解能は、デコーダの性能を向上させることができる。上述の通り、フレームレートトランジエントフラグでなくてブロックレートトランジエントフラグが、少しビットレートを上げてサイドチェーン情報の一部をなすが、空間的な精度を下げることとなるものの、デコーダが受信したモノコンポジット信号内のトランジェントの発生を検出することによりサイドチェーンビットレートを増加させることなく同様の結果が達成できる。
PCM時間サンプルの重複ブロックを時間窓で乗算し、FFTを実施するときにDFTにより複素周波数値に変換する。
各周波数領域の複素数変換ビン値(a+job)を標準的な複素数操作技法を用いて、絶対値と偏角の表現に変換する。
b.偏角=arctan(b/a)
[ステップ403の解説]
代替的に以下のステップで、上記絶対値を2乗したものとして(すなわち、エネルギー=a2+b2)定義されるビンのエネルギーを用いてもよい。
a.各サブ帯域内のビンのエネルギー値を加えることによりブロック毎のサブ帯域エネルギーを計算する(全周波数に亘って加算する)。
低周波数サブ帯域のフレーム間平滑化を行うために時間平滑が有効である。サブ帯域境界においてビン値間で不連続を生じさせるアーティファクトを避けるために、徐々に減少する時間平滑を最低周波数のサブ帯域からカップリング周波数(このとき平滑化が顕著な効果を発揮する)を含みそれ以上の、時間平滑が働くが可聴に近いが可聴ではない、周波数サブ帯域までこれは有効である。最低周波数レンジのサブ帯域(もしサブ帯域が臨界帯域ならば、このサブ帯域は単一のビンである)に対する適切な時定数は、例えば、50から100ミリセカンドである。徐々に減少する時間平滑を、例えば時定数が約10ミリセカンドであり、約1000Hzを包含するサブ帯域まで続けることができる。
a.各サブ帯域のビン絶対値(ステップ403)のブロック毎の合計を計算する(全周波数に亘って積算)。
ステップ404cの解説を参照のこと。ただし、ステップ405の場合は、時間平滑化はステップ410の一部として代替的に実施される。
各ブロックの各変換ビンの相対的なチャンネル間の位相角を、参照チャンネル(例えば、第1のチャンネル)の対応するビン角をステップ403のビン角から減算することにより、計算する。計算結果は、ここでの他の角加算又は減算とともに、−πから+πのレンジになるまで2πを加算又は減算することにより、modulo(+π,−π)ラジアンを求める。
各チャンネルに対して、以下のように、各サブ帯域に対して絶対値で重み付けしたチャンネル間の平均位相角のフレームレートを計算する。
例えば、2つのビンがあり、そのうちの1つは複素数値1+jを有し、他の1つは複素数値2+j2を有する場合、その複素数和は3+j3である。
ステップ404cの解説を参照のこと。ただし、ステップ407dの場合は、時間平滑は、代替的に、ステップ407e又はステップ410の1部として実行されることもある。
この絶対値は以下のステプ410aで用いる。ステップ407bの簡単な例では、3+j3の絶対値は√(9+9)=4.24である。
ステップ407bでの簡単な例において、3+j3の偏角はarctan(3/3)=45度=π/4ラジアンである。このサブ帯域の偏角は信号に依存して時間平滑され、以下に説明するように、サブ帯域偏角制御パラメータサイドチェーン情報を生成させるために量子化される。
各ビンに対して、以下のように、0から1のレンジでビンスペクトルステディネスファクターを計算する。
b.ym=対応する前のブロックのビン絶対値、とする
c.もし、xm>ymなら、ビンダイナミック振幅ファクター=(Ym/Xm)2
d.さもなくば、もし、ym>xmなら、ビンダイナミック振幅ファクター=(Xm/Ym)2
e.さもなくば、もし、ym=xmなら、ビンスペクトルステディネスファクター=1.
[ステップ408の解説]
「スペクトルステディネス」とは時間に関するスペクトル成分(例えば、スペクトル係数又はビン値)の拡がりの尺度である。ビンスペクトルステディネスファクターが1の場合は、与えられた時間内で変化がないことを意味する。
以下のように、フレームの全ブロックに亘るサブ帯域において、振幅で重み付けを行ったビンスペクトルステディネスファクターを平均化することにより、0から1のスケールで、フレームレートサブ帯域スペクトルステディネスファクターを計算する。
ステップ404cの解説を参照のこと。ただし、ステップ409dの場合は、引き続いて代替的な時間平滑を実行するステップはない。
[ステップ409eの解説]
ステップ409aにおける大きさを乗算すること及びステップ409eにおける大きさを積算することは振幅の重み付けを算出することである。ステップ408の出力は絶対振幅に依存し、もし振幅の重み付けを行わなければ、ステップ409の出力を非常に小さな振幅で制御することになり、これは好ましくないことである。
ステップ409fは、ノイズのチャンネルのサブ帯域ペクトルステディネスファクターがゼロとなることを確かめるために有用である。
ステップ408と409の目的は、ペクトルステディネス、すなわち、チャンネルのサブ帯域における時間に対するスペクトル成分の変化、を計測することである。あるいは、国際公開番号WO02/097792Al(米国を指定)に記載されているような“event decision”検出の特徴を、ステップ408と409に関連して説明した方法の変わりにペクトルステディネスを測定するために用いてもよい。2003年11月20付け米国特許出願S.N.10/478,538は、公開されたPCT出願WO02/097792Alの米国内出願である。これらの公開されたPCT出願と米国内出願は両方ともそのすべてを参照として本出願に組み込まれる。これらの出願によれば、各ビンのFFTの複素係数の大きさが計算され正規化される(例えば、最大値が1に設定される)。そして、連続するブロックの対応するビンの大きさ(dB)が減算されて(負号は無視)、ビン間の差が合計され、そして、合計が閾値を超えた場合は、ブロックの境界が聴覚イベントの境界と考えられる。あるいは、ブロックとブロックでの振幅の変化も(必要な正規化の量をみることで)、スペクトルの大きさの変化とともに考慮してもよい。
2以上のビンを有する各サブ帯域に対して、以下のようにチャンネル間角整合性ファクターのフレームレートを計算する。
チャンネル間角整合性は、フレーム期間にチャンネル間の位相角がどの程度サブ帯域内にはいるかの程度を示す尺度である。もしサブ帯域のすべてのビンのチャンネル間の角が同じであれば、チャンネル間角整合性ファクターは1.0となるが、もしチャンネル間の角がランダムに散らばっていれば、この値はゼロに近づく。
以下のように、各サブ帯域のデコリレーションスケールファクターのフレームレートを算出する。
サブ帯域デコリレーションスケールファクターは、チャンネルのサブ帯域における時間に対する信号特性のスペクトルステディネス(スペクトルステディネスファクター)と、参照チャンネルの対応するビンに関するビン角のチャンネルの同じサブ帯域における整合性(チャンネル間の角整合性ファクター)の関数である。サブ帯域デコリレーションスケールファクターは、スペクトルステディネスファクターとチャンネル間の角整合性ファクターの両方が低いときのみ、高くなる。
ステップ404のサブ帯域フレームエネルギー値と、他のすべてのチャンネルのサブ帯域フレームエネルギー値から、サブ帯域振幅スケールファクターを以下のように算出する。
ステップ404cの解説を参照のこと。ただし、ステップ412eの場合は、時間平滑が代替的に実行される適切な後続のステップが存在しない。
ここに示した粒度(分解能)と量子化精度は、有用であることが分かるが本質的なものではなく、他の値でも満足できる結果が得られる。
ステップ407fで導かれたチャンネル間の偏角のサブ帯域のフレームレートに信号依存時間平滑化を行う。
トランジェントが検出されたとき、サブ帯域角更新時定数が0に設定され、急速なサブ帯域角の変化を可能にする。正常な角更新機構に比較的遅い時定数のレンジを用いることで、定常信号又は擬似定常信号の期間信号がふらつくのを最小限にすることが出来、さらに、速い時定数で速く変化する信号を処理することが出来るので、このことは望ましい。
ステップ413iで算出された、平滑化されたチャンネル間サブ帯域位相角を、サブ帯域角制御パラメータを得るために量子化する。
量子化された値は非負の整数として扱われるため、角を量子化するための簡単な方法は、それを非負の浮動小数点の数値(0以下の場合は2πを加え、レンジを0から2π(以下)にする)、にマッピングし、粒度(分解能)で縮小拡大し、整数に丸める。同様に、この整数の逆量子化は(ほかには簡単な表を参照することでもなされる)、角粒度ファクターの逆演算により縮小拡大し、非負の整数を非負の浮動小数点で表した角(この場合もやはり、0から2πのレンジ)に変換することで実行することが出来、そして、その後の使用のために±πのレンジでランダム化することができる。このようなサブ帯域角制御パラメータの量子化が有用であることが分かったが、このような量子化は重要ではなく、他の量子化でも満足できる結果を得ることができる。
ステップ411により作られたサブ帯域デコリレーションスケールファクターは、例えば、7.49を乗算し直近の整数に丸めることにより、8レベル(3ビット)に量子化する。このような量子化された値はサイドチェーン情報の一部をなす。
サブ帯域デコリレーションスケールファクターのこのような量子化が有用であることが分かったが、この例の値を用いることは重要ではなく、他の量子化でも満足できる結果を得ることができる。
サブ帯域角制御パラメータ(ステップ414参照)を、ダウンミキシングの前に用いるために、量子化する
[ステップ416の解説]
エンコーダで量子化された値を用いることは、エンコーダとデコーダとの間の共時性を保つのを助ける。
ダウンミキシングの準備として、時間についてステップ416でフレーム毎に逆量子化されたサブ帯域角制御パラメータをフレーム内の各ブロックのサブ帯域に分配する。
フレーム内の各ブロックに同じフレーム値を割り当ててもよい。あるいは、フレーム内の全ブロックに亘ってサブ帯域角制御パラメータを補間することも有用である。以下に説明するように全周波数に亘る線形補間のやり方で全時間に亘る線形補間を行ってもよい。
ステップ417の、全周波数に亘る各チャンネルのブロックサブ帯域角制御パラメータをビンに分配する。ここで、以下に説明する線形補間を用いることが好ましい。
全周波数に亘って線形補間を採用する場合は、ステップ418により、全サブ帯域境界に亘るビンからビンへの位相角の変化を最小化し、これにより、エイリアシングアーティファクトを最小限にする。このような補間は、例えば、ステップ422の説明に続いて以下に説明するように、可能である。サブ帯域の角は、お互いに独立に計算され、それぞれがあるサブ帯域に亘る平均を表す。このようにして、1つのサブ帯域から次のサブ帯域への大きな変化が可能となる。もし、あるサブ帯域に対する正味の角の値がそのサブ帯域のすべてのビンに適用されたとすると(「直交」サブ帯域分配)、あるサブ帯域から隣のサブ帯域での完全な位相変化が2つのビン間で起こる。もしそこに強い信号成分があったとすると、深刻でおそらく可聴なエイリアシングが存在するかもしれない。各サブ帯域の中心間の線形補間により、例えば、サブ帯域におけるすべてビンに位相角の変化を分散させ、例えば、サブ帯域の低い方の端の角をその下のサブ帯域の高い方の端の角に一致させる一方、全体的な平均が、所定の計算したサブ帯域の角と同じに保持されるように、ビン同士のどのペア間においても位相角の変化を最小限にする。言い換えれば、サブ帯域の分配が長方形になる代わりに、サブ帯域角の分配が台形に形成される。
各ビン変換値へ以下のように位相角回転を適用する。
エンコーダに適用される位相角回転は、サブ帯域角制御パラメータから算出される角の反対である。
例えば以下に説明するように図6に示す例のような方法で、モノコンポジットチャンネルを作るために、全チャンネルに亘って対応する複素変換ビンを加えるか、又は、入力チャンネルをマトリックス化し複数のチャンネルをダウンミキシングすることで、モノラルにダウンミキシングする。
エンコーダにおいて、いったん、すべてのチャンネルの変換ビンを位相シフトすると、チャンネルが加算されて、モノコンポジットオーディオ信号が作られる。あるいは、図1のN:1エンコーディングにおけるように、1つのチャンネル又は複数のチャンネルに単純に総和を提供するような能動マトリックス又は受動マトリックスをチャンネルに入力してもよい。このマトリックスの係数は実数又は複素数(実数と虚数)とすることができる。
孤立したビンの削除を避け、位相のそろった信号を強調しすぎないように、以下のように、寄与するエネルギーの合計と実質的に同じエネルギーを持つように、モノコンポジットチャンネルの各ビンの振幅を正規化する。
一般にエンコーディングとデコーディングの両方に対して、同じ位相ファクターを使うことが望ましいが、最適なサブ帯域位相補正値を選択しても、ステップ419の位相シフトがビンというよりむしろサブ帯域を基準に行われるので、エンコードダウンミキシング処理の期間に、サブ帯域中に解消すべき1以上の可聴スペクトル成分を生じさせる。この場合、ビンのエネルギーの和がその周波数において個々のチャンネルビンのエネルギーの和より遥かに小さいことが分かれれば、エンコーダ中の孤立したビンに対して異なった位相ファクターを用いてもよい。孤立したビンが全体の音像の質に対して少ししか影響を与えない限り、一般に必ずしもそのような孤立した補正ファクターをデコーダに適用する必要はない。もし、モノチャンネルではなく複数のチャンネルを採用するならば、同様の正規化を適用してもよい。
振幅スケールファクター、角制御パラメータ、デコリレーションスケールファクター、及び、各チャンネルに対するサイドチャンネル情報のトランジェントフラグを、共通のモノコンポジットオーディオ又は複数チャンネルのマトリックスと共に望ましいようにマルチプレックスさせ、記憶、伝達又は記憶、及び、伝達媒体に適した1以上のビットストリームに圧縮する。
モノコンポジットオーディオ又は複数チャンネルオーディオは、データレートを減少させるエンコーディング処理又は装置、例えば、知覚エンコーダ又は知覚エンコーダ及びエントロピーコーダ(例えば算術コーダ又はハフマンコーダ)(しばしば「無損失」コーダと称される)に圧縮前に適用される。さらに、上述のように、モノコンポジットオーディオ(又は複数チャンネルオーディオ)及び関連するサイドチェーン情報は、特定の周波数(「カップリング」周波数)を超えるオーディオ周波数に対してのみ複数の入力チャンネルから算出することができる。この場合、複数入力チャンネルのそれぞれにおけるカップリング周波数以下のオーディオ周波数は、記憶し、伝達又は記憶し、及び離散チャンネルとして伝達することができ、又は、結合し又はここに記載した以外の方法で処理することができる。離散チャンネル又は他の方法で結合されたチャンネルは、データを減少させるエンコーディング処理又は装置、例えば知覚エンコーダ又は知覚エンコーダ及びエントロピーコーダに適用される。モノコンポジットオーディオ(又は複数チャンネルオーディオ)及び離散マルチチャンネルオーディオは、統合的な知覚エンコーディング又は知覚エンコーディング及びエントロピーエンコーディング処理又は装置に圧縮前に適用される。
サブ帯域角制御パラメータにより行われる基本角シフトの全周波数に亘る補間は、エンコーダ(ステップ418)及び/又はデコーダ(下記ステップ505)により可能となる。任意的な補間フラグサイドチェーンパラメータは、デコーダにおける補間を可能にするために採用される。補間フラグ又は補間フラグに類似するイネーブリングフラグ(enabling flag)はエンコーダにおいて使うことができる。ここで留意すべきは、エンコーダがビンレベルでデータにアクセスするので、サイドチェーン情報内のサブ帯域角制御パラメータを補間するデコーダとは異なる他の補間値を用いてもよいことである。
デコーディング処理(「デコーディングステップ」)のステップを以下に記述する。デコーディングステップに関して、図5を参照する。これは、フローチャートと機能ブロック図を混合させたものである。分かりやすくするため、1つのチャンネルに対するサイドチェーン情報の派生を示しているが、他で説明したとおり、サイドチェーン情報成分は、そのような成分に対する参照チャンネルでない限り各チャンネルで得られるものであることは了解されている。
必要に応じて各チャンネル(図5には1つのチャンネルが示されている)の各フレームについてサイドチェーン情報の成分(振幅スケールファクター、角制御パラメータ、デコリレーションスケールファクター、及び、トランジェントフラグ)の伸張とデコーディングを行う。振幅スケールファクター、角制御パラメータ、及び、デコリレーションスケールファクターのデコーディングのために参照テーブルを用いてもよい。
上述の通り、もし参照チャンネルを採用するのならば、参照チャンネルのサイドチェーンデータには角制御パラメータ、デコリレーションスケールファクター、及びトランジェントフラグを含めなくてもよい。
モノコンポジットオーディオ信号又はマルチチャンネルオーディオ信号の各変換ビンへDFT係数を提供するために、必要に応じて、モノコンポジットオーディオ信号情報又はマルチチャンネルオーディオ信号情報を伸張及びデコーディングする。
ステップ501とステップ502は、1つの伸張及びデコーディングステップの一部と考えてもよい。ステップ502には、受動又は能動マトリックスが含まれる。
ブロックサブ帯域角制御パラメータ値は、逆量子化されたフレームサブ帯域角制御パラメータ値から導きだされる。
ステップ503は、フレーム中のすべてのブロックに同じパラメータを分配することにより実行してもよい。
ブロックサブ帯域デコリレーションスケールファクター値は、フレームサブ帯域デコリレーションスケールファクター値から導き出される。
ステップ504は、フレーム中のすべてのブロックに同じスケールファクターを分配することにより実行してもよい。
任意的に、エンコーダステップ418に関連して上述したように、全周波数に亘って線形補間することにより、デコーダステップ503のブロックサブ帯域角からビン角を導き出す。ステップ505の線形補間は、補間フラグが使われそれが真であるとき可能となる。
上述の技法3に従い、トランジェントフラグがトランジェントを示したとき、ステップ503で提供されたブロックサブ帯域角制御パラメータに、これはステップ505で全周波数に亘って線形補間されていてもよいが、デコリレーションスケールファクターにより縮小拡大された(縮小拡大は本ステップで示すように間接的なものでもよい)ランダム化されたオフセット値を加える。すなわち、
a.y=ブロックサブ帯域デコリレーションスケールファクター、とする。
当業者に高く評価されているように、デコリレーションスケールファクターにより縮小拡大させるための「ランダム化された」角(又は振幅が縮小拡大されている場合は、「ランダム化された振幅」)には、擬似乱数値と真の乱数値のみならず、位相角又は位相角と振幅に適用するとき)、チャンネル間の相互相関を減らす効果を持つ決定論的に生成した変数も含まれる。このような「ランダム化された」変数は様々な方法で得ることができる。例えば、様々な種となる値を持つ擬似乱数発生器を用いてもよい。あるいは、ハードウェアの乱数発生器を使って真の乱数を発生させてもよい。ランダム化された角分解能がほんの1度であれば十分であり、小数第2位又は3位の十進数(例えば、0.84又は0.844)を採用することができる。このランダム化された値(上記ステップ505cを参照して−1.0から+1.0の間の値)は、各チャンネルに統計的に一様に分配させることが好ましい。
上述した技法2により、トランジェントフラグがトランジェントを示さない場合、各ビンについて、ステップ503で提供されたフレーム(ステップ505はトランジェントフラグがトランジェントを示す場合に動作する)の全てのブロックサブ帯域角制御パラメータにデコリレーションスケールファクターで縮小拡大された(この縮小拡大は本ステップで述べるように直接でもよい)別のランダム化されたオフセット値が加えられる。すなわち、
a.y=ブロックサブ帯域デコリレーションスケールファクター、とする。
ランダム化された角オフセットについては、上記ステップ505についての解説を参照のこと。
2乗和が1になるよう全チャンネルに亘って振幅スケールファクターを正規化する。
例えば、もし2つのチャンネルが−3.0dB(=2*1.5dBの粒度)(0.70795)の逆量子化されたスケールファクターを有するとすると、2乗和は1.002となる。それぞれ√1.002=1.001で割算すると、2つの値は0.7072(‐3.01dB)となる。
任意的に、トランジェントフラグがトランジェントを表示しないとき、サブ帯域デコリレーションスケールファクターレベルに応じて、サブ帯域スケールファクターレベルを少しだけ押し上げる。すなわち、正規化した各サブ帯域振幅スケールファクターに小さなファクター(例えば、1+0.2*サブ帯域デコリレーションスケールファクター)を乗算する。トランジエントフラグが真のとき、このステップは省略する。
最終の逆フィルターバンク処理において、デコーダデコリレーションステップ507によりレベルが少しだけ減少するかもしれないので、このステップは有用である。
同じサブ帯域振幅スケールファクター値を、サブ帯域の全てのビンに分配するためにステップ510を実行してもよい。
任意的に、サブ帯域デコリレーションスケールファクターレベル及びトランジェントフラグに応じて、正規化されたサブ帯域振幅スケールファクターにランダム化された変化を加える。トランジェントが存在しないとき、ビン毎(bin-by-ビン)(ビンからビン(from ビン to ビン)とは異なる)を基準に時間と共に変化しないランダム化された振幅スケールファクターを加算し、(フレーム又はブロック内に)トランジェントが存在するとき、ブロック毎(block-by-block)(ブロックからブロック(from block to block)とは異なる)を基準に、サブ帯域からサブ帯域(from サブバンド@@サブ帯域 to サブバンド@@サブ帯域)で変化する(サブ帯域における全てのビンで同じシフトとなり、サブ帯域からサブ帯域で異なる)ランダム化された振幅スケールファクターを加算する。ステップ510aは図示されていない。
ランダム化された振幅が付加される程度はデコリレーションスケールファクターで制御されるが、特定のスケールファクターにより、アーティファクトを減少させるために同じスケールファクター値より得られる対応するランダム化された位相シフトより小さい、振幅シフトが起こると考える。
a.各出力チャンネルの各ビンに、デコーダステップ508の振幅とデコーダステップ507のビン角からアップミキシングスケールファクターを組み立てる:すなわち、(振幅*(cos(角)+jsin(角)))。
任意的に、マルチチャンネル出力PCM値を生成させるために、各出力チャンネルのビンに逆DFT変換を実行する。よく知られているように、このような逆DFT変換との関連において、時間サンプルの各ブロックは窓処理され、最終的な出力PCMオーディオ信号を構築するために隣り合うブロックと重複して加算される。
本発明によるデコーダはPCM出力を出力しない。デコーダ処理が所定のカップリング周波数以上で行われ離散MDCT係数がこの周波数以下の各チャンネルに送られる場合、デコーダアップミキシングステップ511a及び511bにより導き出されたDFT係数をMDCT係数に変換するのが好ましく、これにより、低い周波数の離散MDCT係数に結合し、例えば、逆変換が行なわれる外部装置のアプリケーションのための標準的なAC‐3SP/DIFビットストリームのような多くのユーザがインストールしているエンコーディングシステムと互換性のあるビットストリームに提供するために、再量子化することができる。逆DFT変換は、PCM出力を出力するために出力チャンネルの出力に適用される。
[8.2.2.トランジェントの検出]
プレエコー効率を改善するためにいつ長さの短いオーディオブロックに切り換えるかを決定するために、全帯域幅のチャンネルでトランジェントを検出する。ハイパスフィルターされた信号は、エネルギーを増加させるために、サブブロック時間セグメントから次のサブブロック時間セグメントへと、検査される。サブブロックは異なった時間スケールで検査される。もし、トランジェントがチャンネル中のオーディオブロックの第2番目の半分で検出されたなら、そのチャンネルは短いブロックに切り換えられる。ブロックが切り換えられたチャンネルはD45指数方策を用いる(すなわち、時間分解能を上げた結果生じるデータのオーバーヘッドを低減させるために、データはより粗い周波数分解能を持つ。)。
n=(512×(k-1)/2^j), (512×(k-l)/2^j)+1,... (512×k/2^j)-1、そして
k=1,..., 2^(j-1)、である
ここで、
x(n)=256個の長さのブロックでのn番目のサンプル
j=1,2,3は、階層構造のレベル番号
k=レベルj内のセグメント数
である。
ここで、T[j]はレベルjにおけるあらかじめ定めた閾値であり、以下のように定義される。
T[2]=0.075
T[3]=0.05
もし、全てのレベルにおけるどの2つのセグメントに対してもこの不等式が成り立つならば、トランジェントは、512長さの入力ブロックの最初の半分に対して表示される。この処理において、それ以外の場合は、トランジェントは、512長さの入力ブロックの第2番目の半分に存在すると判断する。
本発明の特徴は、図1に関連して説明したN:1エンコーディングに限られるものではない。さらに一般化して、本発明の特徴は、図6のような方法であらゆる数の入力チャンネル(n個の入力チャンネル)をあらゆる数の出力チャンネル(m個の出力チャンネル)に変換するために応用することができる(すなわち、N:Mエンコーディング)。多くの一般的な応用例で入力チャンネルの数nは出力チャンネルの数mより大きいので、図6のN:Mエンコーディングの構成は、説明の便宜上「ダウンミキシング」と言われるものとなっている。
図2の構成をさらに一般化したものが図7に示されている。ここでは、アップミックスマトリックス機能又は装置(「アップミックスマトリックス」)20が、図6の構成で生成された1からmまでのチャンネルを受け取る。アップミックスマトリックス20は受動マトリックスでもよい。これは、図6の構成におけるダウンミックスマトリックス6’の共役転置(すなわち、補数)でもよいが、そうでなくてもよい。あるいは、アップミックスマトリックス20は能動マトリックス、すなわち可変マトリックス又は可変マトリックスと組み合わせた受動マトリックス、でもよい。もし能動マトリックスを採用するのならば、その穏やかな又は静的な状態において、それはダウンミックスマトリックスの複素共役でもよく、ダウンミックスマトリックスとは独立なものでもよい。振幅の調整、角の回転、及び(任意的に)補間機能又は装置を制御するために、図7に示したようにサイドチェーン情報を適用することができる。この場合、アップミックスマトリックスは、もし能動マトリックスであるならば、サイドチェーン情報とは独立に動作し、入力されたチャンネルにのみ応答して動作する。あるいは、サイドチェーン情報の一部又はすべてが能動マトリックスに入力しその動作を補助する。このような場合は、振幅の調整、角の回転、及び(任意的に)補間機能又は装置は省略される。図7のデコーダの例でも、図2と5に関連して上述したように、一定の信号状態の下でランダム化された振幅変動の程度を適用する代替案を採用することもできる。
図8及び9は、図7の汎用デコーダの変形を示している。特に、図8の構成と9の構成は、図2及び7のデコリレーション技法の代替案を示している。図8において、それぞれのデコリレータ機能又は装置(「デコリレータ」)46及び48は、それぞれそのチャンネルの逆フィルターバンク30及び36に続く時間領域にある。図9において、それぞれのデコリレータ機能又は装置(「デコリレータ」)50及び52は、そのチャンネルの各逆フィルターバンク30及び36に先立つ周波数領域にある。図8と図9の両方の構成において、デコリレータの各々(46,48,50,52)は、その出力が相互にデコリレートするような独自の特性を持っている。デコリレーションスケールファクターは、例えば、各チャンネルに入力された相関のない信号にデコリレートする割合を制御するために使われる。以下に説明するように、デコリレータの運転モードをシフトさせるために任意的に、トランジェントフラグも用いられる。図8と図9の両方の構成において、各デコリレータは独自のフィルター特性を有するシュレーダー型反射器であってもよく、反射の量又は程度が(例えば、デコリレータの出力がデコリレータ入力とデコリレータ出力の線形結合の一部をなす程度を制御することにより)デコリレーシスケールファクターにより制御される。あるいは、他の制御可能なデコリレーション技法を、単独で、又は相互に組み合わせて又はシュレーダー型反射器と組み合わせて、採用してもよい。シュレーダー型反射器はよく知られており、2つの雑誌、「Colorless' Artificial Reverberation」、M.R.Schroeder及びB.F.Logan著、IRE Transactions on Audio、vol.AU−9、209−214ページ、1961年刊、及び「Natural Sounding Artificial Reverberation」、M.R.Schroeder著、Journal,A.E.S.、1962年10月刊、vol.10、no.2、219−223ページでその元をたどることができる。
図1及び2と同様に、図6〜9の構成は、入出力チャンネル数はどんな数でもよいが、説明を簡単にするために2つのチャンネルのみ示している。
Claims (62)
- 1つのオーディオエンコーダにて少なくとも2つの入力のオーディオチャンネルを受け取るオーディオのエンコード方法であって、
前記少なくとも2つの入力のオーディオチャンネルの空間的なパラメータのセットを決定するステップを具備し、
前記パラメータのセットは、第1の入力チャンネル切換時間におけるスペクトル成分の拡がりの尺度と、前記入力チャンネルの前記スペクトル成分のもう1つの入力チャンネルに対するチャンネル間位相角の類似性の尺度と、に対応する第1のパラメータを含むことを特徴とするオーディオのエンコード方法。 - 前記第1の入力チャンネル切換時間におけるスペクトル成分の拡がりの尺度は、対応するスペクトル成分の振幅又はエネルギーの変化に関連することを特徴とする請求項1に記載のオーディオのエンコード方法。
- 前記第1の入力チャンネルの前記スペクトル成分のチャンネル間位相角と前記もう1つの入力チャンネルのスペクトル成分のチャンネル間位相角との類似性の尺度は、前記入力チャンネルと前記もう1つの入力チャンネルとの間の仮想音像の存在に関連することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のオーディオのエンコード方法。
- 前記パラメータのセットには、前記もう1つの入力チャンネルのスペクトル成分の位相角に関連する前記第1の入力チャンネルのスペクトル成分の位相角に応答する更なるパラメータがさらに含まれることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のオーディオのエンコード方法。
- 前記少なくとも2つの入力オーディオチャンネルから導き出されたモノフォニックオーディオ信号を生成するステップを具備することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の方法。
- 前記モノフォニックオーディオ信号は、前記第1のパラメータと前記更なるパラメータに応答して前記少なくとも2つの入力オーディオチャンネルのうちの少なくとも1つを変更するステップを含む処理により、前記少なくとも2つの入力オーディオチャンネルネルから導き出されることを特徴とする、請求項4に従属する請求項5に記載の方法。
- 前記変更するステップにおいて、前記少なくとも2つの入力オーディオチャンネルのうちの少なくとも1つのスペクトル成分の位相角を変更することを特徴とする請求項6に記載の方法。
- 前記モノフォニックオーディオ信号と前記空間的なパラメータのセットを表現するエンコードされた信号を生成するステップをさらに具備することを特徴とする請求項5乃至請求項7のいずれか1項に記載の方法。
- 前記少なくとも2つの入力オーディオチャンネルから導き出された複数のオーディオ信号を生成するステップをさらに具備することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の方法。
- 前記複数のオーディオ信号は、少なくとも2つの入力オーディオチャンネルを受動的に又は能動的にマトリックス化する処理により、前記少なくとも2つの入力オーディオチャンネルから導き出されることを特徴とする請求項9に記載の方法。
- 前記複数のオーディオ信号は、前記第1のパラメータと前記更なるパラメータに応答して、前記少なくとも2つの入力オーディオチャンネルのうちの1つを変更するステップを含む処理により前記少なくとも2つの入力オーディオチャンネルから導き出されることを特徴とする請求項9又は請求項10に記載の方法。
- 前記変更するステップにおいて、前記少なくとも2つの入力オーディオチャンネルのうちの少なくとも1つのスペクトル成分の位相角を変更することを特徴とする請求項11に記載の方法。
- 前記複数のオーディオ信号と空間的なパラメータのセットを表現するエンコードされた信号を生成するステップをさらに具備することを特徴とする請求項10乃至請求項12のいずれか1項に記載の方法。
- 前記パラメータのセットには、前記第1の入力チャンネルにおけるトランジェントの発生に応答するパラメータがさらに含まれることを特徴とする請求項1乃至請求項13のいずれか1項に記載のオーディオのエンコード方法。
- 前記パラメータのセットには、前記第1の入力チャンネルの振幅又はエネルギーを示すパラメータがさらに含まれることを特徴とする請求項1乃至請求項14のいずれか1項に記載のオーディオのエンコード方法。
- 前記入力チャンネル切換時間におけるスペクトル成分の拡がりの尺度は、前記第1の入力チャンネルの周波数帯域のスペクトル成分に関連付けられ、前記もう1つの入力チャンネルのスペクトル成分のチャンネル間位相角と比較における前記第1の入力チャンネルの前記スペクトル成分のチャンネル間位相角の類似性の尺度は、前記もう1つの入力チャンネルの対応する周波数帯域におけるスペクトル成分に関連する前記第1の入力チャンネルの周波数帯域のスペクトル成分に関連付けられることを特徴とする請求項1乃至請求項15のいずれか1項に記載のオーディオのエンコード方法。
- 1つのオーディオエンコーダにて少なくとも2つの入力のオーディオチャンネルを受け取るオーディオのエンコード方法であって、
前記少なくとも2つの入力のオーディオチャンネルの空間的なパラメータのセットを決定するステップを具備し、
前記パラメータのセットには、前記第1の入力チャンネルにおけるトランジェントの発生に応答する第1のパラメータが含まれることを特徴とするオーディオのエンコード方法。 - 1以上の他のオーディオ信号について、オーディオ信号のデコリレーションを行う方法であって、前記オーディオ信号は、複数の周波数帯域に分割され、各帯域は1以上のスペクトル成分を具備し、
少なくとも部分的に第1の動作モードと第2の動作モードに従いオーディオ信号におけるスペクトル成分の位相角をシフトするステップを具備することを特徴とする、オーディオ信号のデコリレーションを行う方法。 - 第1の動作モードに従いオーディオ信号におけるスペクトル成分の位相角をシフトするステップには、第1の周波数分解能と第1の時間分解能に従いオーディオ信号におけるスペクトル成分の位相角をシフトするステップが含まれ、第2の動作モードに従いオーディオ信号におけるスペクトル成分の位相角をシフトするステップには、第2の周波数分解能と第2の時間分解能に従いオーディオ信号におけるスペクトル成分の位相角をシフトするステップが含まれることを特徴とする請求項18に記載の方法。
- 前記第2の時間分解能は、第1の周波数分解能より細かいことを特徴とする請求項19に記載の方法。
- 前記第2の周波数分解能は、前記第1の周波数分解能より粗いか又は同程度であって、前記第2の時間分解能は、前記前記第1の周波数分解能より細かいことを特徴とする請求項19に記載の方法。
- 前記第1の動作モードは、少なくとも1以上の複数の周波数帯域においてスペクトル成分の位相角のシフティングを行うステップを具備し、ここで各スペクトル成分は実質的に時間不変量である異なった角だけシフトされ、前記第2の動作モードは、少なくとも1以上の複数の周波数帯域においてすべてのスペクトル成分の位相角を同じ角だけシフティングを行うステップを具備し、異なった位相角シフトは、その周波数帯域で位相角がシフトされ位相角シフトが時間と共に変化する各周波数帯域に適用されることを特徴とする請求項18乃至請求項21のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第2の動作モードにおける1つの周波数帯におけるスペクトル成分の位相角は、1つの周波数帯域境界全般に亘るスペクトル成分からスペクトル成分での位相角の変化を減少させるために補間されることを特徴とする請求項22に記載の方法。
- 前記第1の動作モードは、少なくとも1以上の複数の周波数帯域においてスペクトル成分の位相角のシフティングを行うステップを具備し、ここで各スペクトル成分は実質的に時間不変量である異なった角だけシフトされ、前記第2の動作モードは、スペクトル成分の位相角のシフティングを行うステップを具備しないことを特徴とする請求項18に記載の方法。
- 前記シフティングを行うステップには、ランダム化されたシフティングを行うステップが含まれることを特徴とする請求項18乃至請求項24のいずれか1項に記載の方法。
- 前記ランダム化されたシフティングの量は、制御可能であることを特徴とする請求項18乃至請求項25のいずれか1項に記載の方法。
- 前記動作モードは、前記オーディオ信号に応答することを特徴とする請求項18乃至請求項26のいずれか1項に記載の方法。
- 前記動作モードは、前記オーディオ信号のトランジェントの存在に応答することを特徴とする請求項27に記載の方法。
- 前記動作モードは、制御信号に応答することを特徴とする請求項18乃至請求項26のいずれか1項に記載の方法。
- 前記制御信号は、オーディオ信号におけるトランジェントの存在に応答することを特徴とする請求項29に記載の方法。
- オーディオ信号におけるスペクトル成分の大きさのシフティングを行うステップをさらに具備することを特徴とする請求項18乃至請求項30のいずれか1項に記載の方法。
- オーディオ信号におけるスペクトル成分の大きさのシフティングを行うステップは、第1の動作モード及び第2の動作モードに従うことを特徴とする請求項31に記載の方法。
- 前記動作モードは、前記オーディオ信号に応答することを特徴とする請求項32に記載の方法。
- 前記動作モードは、前記オーディオ信号におけるトランジェントの存在に応答することを特徴とする請求項33に記載の方法。
- 前記動作モードは、制御信号に応答することを特徴とする請求項14に記載の方法。
- 前記制御信号は、前記オーディオ信号におけるトランジェントの存在に応答することを特徴とする請求項35に記載の方法。
- 前記大きさのシフティングは、ランダム化されたシフティングであることを特徴とする請求項30乃至請求項36のいずれか1項に記載の方法。
- 前記絶対値をシフティングする量は制御可能であることを特徴とする請求項37に記載の方法。
- 1つのオーディオデコーダにて、Nのオーディオチャンネルを表現するMのエンコードされたオーディオチャンネルを受け取るオーディオのデコード方法であって、Mは1以上でありNは2以上であり、Nのオーディオチャンネルを表現する空間的なパラメータを受け取るステップと、
前記MのオーディオチャンネルからNのオーディオチャンネルを導き出すステップであって、各オーディオチャンネルのオーディオ信号は複数の周波数帯域に分割され、各帯域は1以上のスペクトル成分を具備することを特徴とするステップと、
前記空間的なパラメータのうちの1つ以上に応答して前記Nのオーディオチャンネルのうちの少なくとも1つのオーディオ信号におけるスペクトル成分の位相角のシフティングを行うステップであって、該シフティングを行うステップは、少なくとも部分的に第1の動作モード及び第2の動作モードに従うことを特徴とするステップと、
を具備することを特徴とするオーディオのデコード方法。 - 前記Nのオーディオチャンネルは、前記Mのオーディオチャンネルを受動的又は能動的に逆マトリックス化するステップを含む処理により前記Mのオーディオチャンネルから導き出されることを特徴とする請求項39に記載の方法。
- Mは2以上であり、前記Nのオーディオチャンネルは、前記Mのオーディオチャンネルを能動的に逆マトリックス化するステップを含む処理により前記Mのオーディオチャンネルから導き出されることを特徴とする請求項39に記載の方法。
- 前記逆マトリックス化するステップは、前記Mのオーディオチャンネルの特性に少なくとも部分的に応答して動作することを特徴とする請求項41に記載の方法。
- 前記逆マトリックス化するステップは、前記空間的なパラメータのうちの1以上に少なくとも部分的に応答して動作することを特徴とする請求項41又は請求項42に記載の方法。
- 第1の動作モードによる従うオーディオ信号におけるスペクトル成分の位相角をシフトするステップには、第1の周波数分解能と第1の時間分解能に従ってオーディオ信号におけるスペクトル成分の位相角をシフトするステップが含まれ、第2の動作モードによる従うオーディオ信号におけるスペクトル成分の位相角をシフトするステップには、第2の周波数分解能と第2の時間分解能に従ってオーディオ信号におけるスペクトル成分の位相角をシフトするステップが含まれることを特徴とする請求項39に記載の方法。
- 前記第2の時間分解能は、前記第1の時間分解能より細かいことを特徴とする請求項44に記載の方法。
- 前記第2の周波数分解能は、前記第1の時間分解能より粗いか又は同程度であり、前記第2の時間分解能は、前記第1の時間分解能より細かいことを特徴とする請求項44に記載の方法。
- 前記第1の周波数分解能は、前記空間的なパラメータの周波数分解能より細かいことを特徴とする請求項45に記載の方法。
- 前記第2の時間分解能は、前記空間的なパラメータの時間分解能より細かいことを特徴とする請求項46又は請求項47に記載の方法。
- 前記第1の動作モードは、少なくとも1以上の複数の周波数帯域においてスペクトル成分の位相角のシフティングを行うステップを具備し、ここで各スペクトル成分は実質的に時間不変量である異なった角だけシフトされ、前記第2の動作モードは、少なくとも1以上の複数の周波数帯域においてすべてのスペクトル成分の位相角を同じ角だけシフティングを行うステップを具備し、異なった位相角シフトは、その周波数帯域で位相角がシフトされ位相角シフトが時間と共に変化する各周波数帯域に適用されることを特徴とする請求項39乃至請求項48のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第2の動作モードにおける1つの周波数帯におけるスペクトル成分の位相角は、1つの周波数帯域境界全般に亘るスペクトル成分からスペクトル成分での位相角の変化を減少させるために補間されることを特徴とする請求項49に記載の方法。
- 前記第1の動作モードは、少なくとも1以上の複数の周波数帯域においてスペクトル成分の位相角のシフティングを行うステップを具備し、ここで各スペクトル成分は実質的に時間不変量である異なった角だけシフトされ、前記第2の動作モードは、スペクトル成分の位相角のシフティングを行うステップを具備しないことを特徴とする請求項39に記載の方法。
- 前記シフティングを行うステップには、ランダム化されたシフティングを行うステップが含まれることを特徴とする請求項39乃至請求項51のいずれか1項に記載の方法。
- 前記ランダム化されたシフティングの量は、制御可能であることを特徴とする請求項52に記載の方法。
- 第1の動作モード及び第2の動作モードに従う前記空間的なパラメータのうちの1つ以上に応答したオーディオ信号におけるスペクトル成分の大きさのシフティングを行うステップをさらに具備することを特徴とする請求項39乃至請求項53のいずれか1項に記載の方法。
- 前記大きさのシフティングを行うステップには、ランダム化されたシフティングを行うステップが含まれることを特徴とする請求項54に記載の方法。
- 絶対値をシフティングする量は制御可能であることを特徴とする請求項54又は請求項55に記載の方法。
- 1つのオーディオデコーダにてNのオーディオチャンネルを表現するMのエンコードされたオーディオチャンネルを受け取るオーディオのデコード方法であって、Mは1以上でありNは2以上であり、Nのオーディオチャンネルを表現する空間的なパラメータを受け取るステップと、
前記MのオーディオチャンネルからNのオーディオチャンネルを導き出すステップであって、前記Nのオーディオチャンネルは、前記Mのオーディオチャンネルを能動的に逆マトリックス化するステップを含む処理により前記Mのオーディオチャンネルから導き出され、前記逆マトリックス化するステップは、少なくとも部分的に前記Mのオーディオチャンネルの特性に応答して動作すると共に、少なくとも部分的に1以上の前記空間的なパラメータに応答して動作することを特徴とする、ステップと、
を具備することを特徴とするオーディオのデコード方法。 - 請求項1乃至請求項57のいずれか1項に記載の方法を実行するのに適した装置。
- コンピュータが読み取り可能な媒体に記録された、請求項1乃至請求項57のいずれか1項に記載の方法を実行させるためのコンピュータプログラム。
- 請求項1乃至請求項17のいずれか1項に記載の方法により生成されたビットストリーム。
- 請求項1乃至請求項17のいずれか1項に記載の方法を実行するのに適した装置により生成されたビットストリーム。
- 請求項1乃至請求項17及び請求項39乃至請求項57のいずれか1項に記載の方法を実行するエンコーディング/デコーディングシステム。
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