JP2008530603A - オーディオソースのパラメトリックジョイント符号化 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の目的は、最小の帯域幅を用いて、複数のソース信号を送信する方法を提供することである。公知の方法の多くは、再生方式(ステレオ、5.1等)が、予め規定されており、符号化シナリオに直接的な影響を及ぼす。デコーダ側のオーディオストリームは、この予め規定された再生方式のみを使用する必要があり、したがって、ユーザーが予め規定された再生シナリオ(ステレオ等)により縛られることになる。
はじめに、パラメトリックマルチチャネルオーディオ符号化技術である、バイノーラル・キュー・符号化(BCC)、について述べる。その後、BCCの基礎となっているものと同じ見識により、符号化のシナリオのために、ソース信号のジョイント符号化を行うアルゴリズムを工夫することができる点を説明する。
マルチチャネルオーディオ符号化のためのBCC構成[1][2]について下記の図面に示す。入力されたマルチチャネルオーディオ信号は、1つのチャネルにダウンミキシングされる。全チャネルの波形についての情報を符号化して送信する場合と違い、このダウンミキシングされた信号のみを(従来のモノオーディオコーダで)符号化し、送信する。さらに、知覚を動機とする「オーディオチャネル差」が元のオーディオチャネルの間で予測され、デコーダに送られる。デコーダは、オーディオチャネル差が元のオーディオ信号の対応するオーディオチャネル差に近似するようにその出力チャネルを生成する。
上記の技術の制約は、BCC合成構成でミキシングが実行される点である。ICTD、ICLDおよびICC合成のみならず、BCC合成の範囲で他の効果処理の可能性が考えられる。
本件の構成は、全てのソース信号の和のみを送信するが、これを従来のモノオーディオコーダで符号化することができる。モノの後方互換性を必要とせず、1を超える数のオーディオ波形の送信/記憶に利用可能な容量があるなら、本件の構成は、1を超える数の送信チャネルで使用するようにスケーリングできる。これは、所与のソース信号の様々なサブセットで、いくつかの和信号を生成させることにより実現される。すなわち、ソース信号の各サブセットに対して、本件の符号化構成を個別に適用する。オーディオ品質は、送信オーディオチャネルの数が増えるほど向上が期待される。というのも、各送信チャネルから非相関により生成する必要がある独立チャネルが減るからである(送信チャネルが1つの場合に比べて)。
以下のようなオーディオデリバリのシナリオを考えてみる。消費者が、最大限の品質のステレオまたはマルチチャネルサラウンド信号(オーディオCD、DVDまたはオンラインミュージックストア等により)を得る。目的は、標準的なステレオ/サラウンドの再生品質を損なわずに、その入手したオーディオコンテンツを好みにミックスしたものを生成する融通性を、消費者に随意に届けることである。
すでに、本件の符号化構成のいくつかの応用例について述べた。ここで、これらについてまとめ、他に数例の応用例についても述べる。
オーディオソース信号を混合して、ステレオ、マルチチャネルまたは波面合成オーディオ信号にする前に、これら信号を記憶または送信する必要がある場合は、常に、本件の構成を適用することができる。先行技術では、モノオーディオコーダを各ソース信号に独立して適用し、ソースの数に比例するビットレートになっていた。本件の符号化構成は、多数のオーディオソース信号を、単一のモノオーディオコーダでかつ比較的低いビットレートの補助情報で符号化することができる。Vのセクションで述べたとおり、オーディオ品質は、メモリ・容量が許せば、1を超える数の送信チャネルを使用することにより向上が可能である。
VIのセクションで述べたとおり、既存のステレオおよびマルチチャネルオーディオ信号は、追加の補助情報(すなわち「メタデータ」)をたよりに再混合することができる。最適化されたステレオおよびマルチチャネル混合オーディオコンテンツを販売するだけの場合と違い、メタデータは、ユーザに、ユーザのステレオおよびマルチチャネル音楽の再ミキシングを許可して販売できる。これは、たとえばカラオケ用に歌におけるボーカルを弱めたりまたは音楽と一緒に楽器を演奏するために、特定の楽器部分を弱めたりするためにも使用することができる。
VIのセクションに記載した構成の他の応用例について、以下に説明する。映画に付随するステレオおよびマルチチャネル(5.1サラウンド等)オーディオを、補助情報の付加によって拡張し、波面合成を可能にすることができる。例えば、ドルビーAC−3(DVDのオーディオ)を、5.1後方互換性符号化オーディオに拡張して波面合成システムを得ることができる。すなわち、DVDは、従来技術の旧式プレーヤーでは、5.1サラウンドサウンドを再生し、補助情報の処理をサポートする新世代のプレーヤーでは、波面合成サウンドを再生する。
IV‐AおよびIV‐Bのセクションで提案したアルゴリズムの実時間デコーダを実現した。FFTベースのSTFTフィルタバンクを使用する。1024ポイントFFTおよび768(ゼロパディングで)のSTFTウィンドーサイズを使用。スペクトル係数は、各グループが等価矩形帯域幅(ERB)の2倍の帯域幅の信号を表すように、ともにグループ化する。非公式な聴取では、より高い周波数分解能を選んだ場合も、オーディオ品質が著しく向上するわけではないことがわかった。送信すべきパラメータの数が結果として少ないので、より低い周波数分解能のほうが好ましい。
オーディオソース信号、たとえばマルチトラックレコーディングのチャネル等をジョイント符号化する符号化構成を提案した。その目的は、高品質でソース信号波形を符号化することではない。その場合、ジョイント符号化は、通常オーディオソースが独立しているために、最小限の符号化利得しかもたらさない。目的は、符号化されたソース信号を混合した場合に、高品質のオーディオ信号を得ることである。ソース信号の統計的特性、ミキシング構成の特性および空間聴覚を考慮して、ソース信号をジョイント符号化することで、顕著な符号化利得の向上が達成されることがわかった。
[1]シー・ファーラー、「空間オーディオのパラメトリック符号化」、博士論文、スイス連邦工科大学ローザンヌ校(EPFL)、2004年、博士論文第3062号(C. Faller, Prametric Coding of Spatial Audio, Ph.D. thesis, Swiss Federal Institute of Technology Lausanne (EPFL), 2004, Ph.D. Thesis No. 3062)
[2]シー・ファーラーおよびエフ・バウムガルト、「バイノーラル・キュー・符号化、パートII、構成および応用」、音声およびオーディオ処理に関するIEEE論文誌、第11巻、第6号、2003年11月(C. Faller and F. Baumgarte, "Binaural Cue Coding-Part II: Schemes and applications," IEEE Trans. on Speech and Audio Proc., vol. 11, No. 6, Nov. 2003)
本発明は、添付の図面により、よりよく理解される。
Claims (20)
- 複数のオーディオチャネルを合成する方法であって、
ソース信号の和を表す1以上の和信号をオーディオストリームから回収するステップと、
1つまたは複数のソース信号についての統計情報をオーディオストリームから回収するステップと、
出力オーディオ方式を記述するパラメータおよびミキシングパラメータをオーディオストリームから受け取るかまたはローカルに決定するステップと、
和信号および受け取った統計情報から擬似ソース信号を計算するステップと、
受信したオーディオ方式パラメータおよびミキシングパラメータが付与されるミキサを用いて、擬似ソース信号から複数のオーディオチャネルを合成するステップとを含む、方法。 - 複数のオーディオチャネルを合成する方法であって、
ソース信号の和を表す1以上の和信号をオーディオストリームから回収するステップと、
1つまたは複数のソース信号についての統計情報をオーディオストリームから回収するステップと、
出力オーディオ方式を記述するパラメータおよびミキシングパラメータを、オーディオストリームから受け取るかまたはローカルに決定するステップと、
受け取った統計情報、オーディオ方式パラメータおよびミキシングパラメータから出力信号キューを計算するステップと、
計算したキューに基づいて和信号から複数のオーディオチャネルを合成するステップとを含む、方法。 - 統計情報が、オーディオソース信号のスペクトル放絡を表す、請求項1乃至2に記載の方法。
- 統計情報が、複数のソース信号の周波数および時間の関数としての相対出力を表す、請求項1乃至2に記載の方法。
- 前記擬似ソース信号が、フィルタバンクのサブバンド領域で計算される、請求項1に記載の方法。
- 前記オーディオチャネルが、フィルタバンクのサブバンド領域で合成される、請求項2に記載の方法。
- 前記サブバンドの数と帯域幅が、人の聴覚システムの空間および時間分解能によって決定される、請求項5乃至6に記載の方法。
- サブバンドの数が、3から40の範囲に含まれる、請求項5乃至7に記載の方法。
- サブバンドが、異なる帯域幅を有し、かつ周波数が低いサブバンドのほうが周波数が高いサブバンドより帯域幅が小さい、請求項5乃至8に記載の方法。
- 短時間フーリエ変換(STFT)に基づくフィルタバンクを使用し、かつスペクトル係数の各グループがサブバンドを構成するように、スペクトル係数が結合される、請求項5乃至9に記載の方法。
- 前記統計情報が、自動相関関数も含む、請求項1乃至2に記載の方法。
- スペクトル放絡が、線形予測符号化(LPC)パラメータとして表される、請求項3に記載の方法。
- 前記和信号が、複数のサブバンドに分割され、前記統計情報が各擬似ソース信号ごとに各サブバンドの出力を決定するために使用される、請求項2に記載の方法。
- 前記和信号の線形予測誤差が計算され、その後、全極フィルタ処理が行われて、各擬似ソース信号ごとに前記統計情報により決定されたスペクトル放絡を重ねる、請求項2に記載の方法。
- オールパスフィルタ処理のような非相関技術を用いて、出力擬似ソース信号を独立させる、請求項13乃至14に記載の方法。
- 前記計算されたキューが、異なる周波数および瞬間の関数としてのレベル差、時間差またはコヒーレンスである、請求項2に記載の方法。
- ミキサが、ソースレベルの対ミキシングパラメータ依存性を補償する、振幅パニングアルゴリズムである、請求項1に記載の方法。
- ミキサが波面合成ミキサである、請求項1に記載の方法。
- ミキサがバイノーラルミキサである、請求項1に記載の方法。
- ミキサが3Dオーディオミキサである、請求項1に記載の方法。
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