JP2013526166A - 下位互換音声形式記述を生成する方法および装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ダウンミックス方法において、補正係数を用いたスペクトル係数の重み付けによる加算の際に起こり得る不快なバックグラウンドノイズを軽減するために、
eA(k)=Real(A(k))・Real(A(k))+Imag(A(k))・Imag(A(k))
eB(k)=Real(B(k))・Real(B(k))+Imag(B(k))・Imag(B(k))
x(k)=Real(A(k))・Real(B(k))+Imag(A(k))・Imag(B(k))
w(k)=D・x(k)/(eA(k)+L・eB(k))
m(k)=(w(k)2+1)(1/2)−w(k)
に従って計算される補正係数(m(k))を用い、ここで、m(k)は、k番目の補正係数であり、A(k)は、優先される信号のk番目のスペクトル値であり、B(k)は、優先されない信号のk番目のスペクトル値であり、Dは、補償の程度であり、Lは、補償の制限の程度である。
【選択図】図3
eA(k)=Real(A(k))・Real(A(k))+Imag(A(k))・Imag(A(k))
eB(k)=Real(B(k))・Real(B(k))+Imag(B(k))・Imag(B(k))
x(k)=Real(A(k))・Real(B(k))+Imag(A(k))・Imag(B(k))
w(k)=D・x(k)/(eA(k)+L・eB(k))
m(k)=(w(k)2+1)(1/2)−w(k)
に従って計算される補正係数(m(k))を用い、ここで、m(k)は、k番目の補正係数であり、A(k)は、優先される信号のk番目のスペクトル値であり、B(k)は、優先されない信号のk番目のスペクトル値であり、Dは、補償の程度であり、Lは、補償の制限の程度である。
【選択図】図3
Description
本願発明は、下位互換音声形式記述を生成する方法に関する。従来、このような方法として、独国特許出願公開第10 2008 056 704号に記載されたものがある。
ラジオ、インターネット、および家庭でのオーディオ分野において、今日では2チャネルステレオおよびモノラルに次いで5.1チャネルの音声形式も適用されてきている。利用可能な音声形式が増えているので、結果的に当該音声形式での録音およびミキシングのための音声生成に費やされる作業も増えている。また、音声チャネルの数に関わらず各音声形式を再生できるように、再生デバイスとの互換性は保証されなければならない。
あらゆる音声形式を網羅するために、最大数の音声チャネルを使用する音声形式を送信し、受信側で、より少ない数の音声チャネルを使用する音声形式に受信信号を変換する方法も考えられる(自動ダウンミックス)。
あるいは、音声生成の段階で既にあらゆる形式で音声素材を生成し、これらの形式を並行して放送することも考えられる(サイマル放送)。この場合、各音声形式の生成は別々に行われる。しかし、この種のミキシングでは、音声生成に要する作業が多大なものになる。この作業のために、追加の労働力、著しく長い時間的投資、あるいは複数種の機器(例えば生放送の場合)が必要となることが多い。したがって、自動ダウンミックスがより安価である。そのような自動変換方法は、独国特許出願公開第10 2008 056 704号に記載されるように周知である。
独国特許出願公開第10 2008 056 704号に開示される自動ダウンミックス方法のための、マルチチャネル音声形式(5チャネルなど)から、2チャネル音声形式を生成するダウンミキシング方法を提供する。当該方法によって、音像のシフトおよびコムフィルタ効果に起因する音の変化の両方が著しく補償された音像を再現できる。
独国特許出願公開第10 2008 056 704号に開示される方法を、図1〜6に示す実施形態に基づき、詳細に説明する。
図1は、従来の方法の構造の一般的な概要を示す。
図2は、従来の方法を実施するためのアセンブリを示すブロック図である。
図3は、分析/補正ブロックで提供される機能を示すフロー図である。
図4は、分析/補正ブロックで提供される機能を示すフロー図である。
図5は、分析/補正ブロックで提供される機能を示すフロー図である。
図6は、分析/補正ブロックで提供される機能を示すフロー図である。
図1に示す従来のダウンミックス方法は、左チャネル(L)、右チャネル(R)、中央チャネル(C)、後方左チャネル(Ls)、および後方右チャネル(Rs)の音声チャネルを持つ5チャネル音声形式を入力し、まず、減衰機能50、60、70のそれぞれを用い、中央チャネルC、後方左チャネルLs、および後方右チャネルRsの各レベルを3dBずつ低減する。3dBだけレベルが低減された中央チャネルは、加算機能10と20のそれぞれによって、第1の加算結果信号(加算機能10の出力)および第2の加算結果信号(加算機能20の出力)を形成することにより、左チャネルLと右チャネルRとに分配される。それぞれ3dBだけレベルが低減された後方左チャネルLsおよび後方右チャネルRsは、加算機能30および40によって、所望の2チャネル音声形式の左チャネルL0および右チャネルR0を形成することにより、それぞれ第1の加算結果信号および第2の加算結果信号に分配される。
従来のダウンミックス方法では、図1のブロック図中の加算機能は、合計される音声信号のプロパティを検証し、必要であれば、不所望の音声をもたらすことがないよう補正する。
これにより、スペクトル成分が分析され、補正される。このように、関連するサブバンドの振幅補正によって、エネルギー容量の増減が決定され、また補償される。したがって、コムフィルタ効果に起因する音色の変化が限定される。しかし、信号キャンセル自体がかなり大きな補正係数となるため、補正は妥当な程度でのみ実行される。ここで、生成される2チャネル音声形式の左チャネルと右チャネルの音像のシフトは、5チャネルの音源の音像の元の位置に依存して生じる。
図2のブロック図は、図1のブロック図と同様に構成されている。しかし、加算に加え、分析/補正1〜4が、第1の加算結果信号L'および第2の加算結果信号R'の形成のための加算機能100、200において、および2チャネル音声形式の左信号LIRTおよび右信号RIRTの形成のための加算機能300、400において行われることが、大きな相違点である。図2のブロック図でも図1のブロック図のように、中央信号Cならびに後方右信号Lsおよび後方左信号Rsのレベルが、それぞれ減衰機能50、60、70によって、例えば3dB低減される。しかし、5チャネルソース信号のジャンルまたはコンテンツに依存して、3dB以外の減衰も可能である。
図2の分析/補正ブロック100、200、300、400の機能構造に関しては、ブロック100については図3で、ブロック200については図4で、ブロック300については図5で、ブロック400については図6で説明する。
図3に示すブロック100は、まず入力側の左信号Lおよび中央信号Cを例えばフーリエ変換(FFT)101によってスペクトル値へと変換する。生成されたスペクトル値l(k)、c(k)を加算機能102で加算する。続いて判断ブロック103において、スペクトル値の和の絶対値Sl(k)が基準値Asoll,l(k)より大きいかどうか判断する。基準値Asoll,l(k)は、
から求める。
和の絶対値がAsoll,l(k)より大きい場合、値
がブロック104において生成される。ここで、nは、0.1より大きく0.4より小さい係数である。絶対値が基準値Asoll,l(k)以下の場合、ブロック105で、係数ml(k)を用い、左チャネルのスペクトル値l(k)に重み付けをする。係数ml(k)は、1より大きく、上述の係数nと同様にレベル調整に用いられる。積ml(k)*l(k)を中央チャネル(ml(k)*l+c)のスペクトル値c(k)に加算する。
その結果ブロック100では、判断ブロック103に続き、レベルを調整された信号l'(k)が、ml(k)*l(k)+c(k)あるいは
によって生成され、逆フーリエ変換106によって第1の加算結果信号L'が算出される。
図4に示すブロック200は、まず入力側の右信号Rおよび中央信号Cを、例えばFFT201によってスペクトル値に変換する。生成されたスペクトル値r(k)、c(k)を加算機能202で加算する。続いて判断ブロック203では、スペクトル値の和の絶対値Sr(k)が、基準値Asoll,r(k)より大きいかどうか検証する。基準値Asoll,r(k)は、
より求める。
和の絶対値がAsoll,r(k)より大きい場合、ブロック204で値
を求める。ここで、nは、0.1より大きく、0.4より小さい係数である。絶対値が基準値Asoll,r(k)以下の場合、ブロック205で、係数mr(k)を用い、右チャネルのスペクトル値r(k)に重み付けをする。係数mr(k)は1より大きく、上述の係数nと同様にレベル調整に用いられる。積mr(k)*r(k)を中央チャネル(mr(k)*r(k)+c(k))のスペクトル値c(k)に加算する。
その結果ブロック200では、判断ブロック203に続き、レベル調整された信号r'(k)が、mr(k)*r(k)+c(k)または
によって生成され、逆フーリエ変換206によって第2の加算結果信号R'が算出される。
図5に示すブロック300は、まず入力側の後方左信号Lsおよび第1の加算結果信号L'を、例えばFFT301によってスペクトル値に変換する。生成されたスペクトル値ls(k)、l'(k)を加算機能302で加算する。続いて判断ブロック303では、スペクトル値の和の絶対値Sls(k)が、基準値Asoll,ls(k)より大きいかどうか検証する。基準値Asoll,ls(k)は、
より求める。
和の絶対値がAsoll,ls(k)より大きい場合、ブロック304で値
を求める。ここで、nは、0.1より大きく、0.4より小さい係数である。絶対値が基準値Asoll,ls(k)以下の場合、ブロック305で係数mls(k)を用い、第1の加算結果信号のスペクトル値l'(k)に重み付けをする。係数mls(k)は1より大きく、上述の係数nと同様にレベル調整に用いられる。積mls(k)*l'(k)を後方左チャネル(mls(k)*l'(k)+ls(k))のスペクトル値ls(k)に加算する。
その結果ブロック300では、判断ブロック303に続き、レベル調整された信号が、mls(k)*l'(k)+ls(k)または
によって生成され、逆フーリエ変換306によって第3の加算結果信号、つまり左出力信号Lが算出される。
図6に示すブロック400は、まず入力側の後方右信号Rsおよび第2の加算結果信号R'を、例えばFFT401によってスペクトル値に変換する。生成されたスペクトル値rs(k)、r'(k)を加算機能402で加算する。続いて判断ブロック403では、スペクトル値の和の絶対値Srs(k)が、基準値Asoll,rs(k)より大きいかどうか検証する。基準値Asoll,rs(k)は、
より求める。
和の絶対値がAsoll,rs(k)より大きい場合、ブロック404で値
を求める。ここで、nは、0.1より大きく、0.4より小さい係数である。絶対値が基準値Asoll,rs(k),以下の場合、ブロック405で係数mrs(k)を用い、第1の加算結果信号のスペクトル値r'(k)に重み付けをする。ここでも係数mrs(k)は1より大きく、上述の係数nと同様にレベル調整に用いられる。積mrs(k)*r'(k)を後方右チャネルmrs(k)*r'(k)+rs(k)のスペクトル値rs(k)に加算する。
その結果ブロック400では、判断ブロック403に続き、レベル調整信号が、mrs(k)*r'(k)+rs(k)または
によって生成され、逆フーリエ変換406によって第4の加算結果信号、つまり右出力信号Rが算出される。
図2のブロック図に示すそれぞれの加算機能では、補正係数によって重み付けされた加算後の入力信号が、他の入力信号よりも優先される。加算機能100ではLが優先入力信号であり、加算機能200ではRが優先入力信号であり、加算機能300ではL'が優先入力信号であり、加算機能400ではR'が優先入力信号である。
しかし、独国特許出願公開第10 2008 056 704号に記載の方法で算出した補正係数では、優先信号の振幅が非優先信号の振幅と比べ小さい場合、不快なバックグラウンドノイズが聞こえてしまう。そのような不快なバックグラウンドノイズの発生確率は低いが、特定の補償効果によっては制御出来ない。スケーリング値wを小さくすることによって補償効果を弱めた場合、不快なバックグラウンドノイズも少なくなるが、それに対応して不所望のより大きな音の変化が残る。
本願発明が解決しようとする課題は、補正係数を用いてスペクトル係数の重み付けを含む加算を行うことによって、不快なバックグラウンドノイズを少なくすることである。
上述の課題は、請求項1に記載の方法によって解決される。
請求項1に記載の方法の有利な実施形態およびその他の実施形態は、従属項に記載されている。
また請求項6に記載の発明は、方法の実施に用いる装置に関する。
本願発明は以下の技術的思想に基づく。それは、非優先信号の係数の振幅と比べ優先信号の係数の振幅が小さいときにバックグラウンドノイズとして聞こえてしまう補正信号が、スペクトル係数の重み付けによってコムフィルタ効果を補償することにより、不連続なものになる、という技術的思想である。発生するほとんどの信号について本願発明を適用できる。補正係数の値の計算器が以下のような計算をする場合、すなわち非優先信号の振幅と優先信号の振幅との関係に基づいて補償を行えば、全体として不連続性はフェードアウトし、程度の大きい補償効果が得られる。このように、不所望の音の変化を著しく増大させることなく、不快なバックグラウンドノイズを軽減できる。
この目的のために、全ての加算の段階において、補正係数の対応する計算器で、補正係数の値m(k)は以下のように計算される。
eA(k)=Real(A(k))・Real(A(k))+Imag(A(k))・Imag(A(k))
eB(k)=Real(B(k))・Real(B(k))+Imag(B(k))・Imag(B(k))
x(k)=Real(A(k))・Real(B(k))+Imag(A(k))・Imag(B(k))
w(k)=D・x(k)/(eA(k)+L・eB(k))
m(k)=(w(k)2+1)(1/2)・w(k)
ここでm(k)は、k番目の補正係数であり、A(k)は、優先される信号のk番目のスペクトル値であり、B(k)は、優先されない信号のk番目のスペクトル値であり、Dは、補償の程度であり、Lは補償の制限の程度である。
eA(k)=Real(A(k))・Real(A(k))+Imag(A(k))・Imag(A(k))
eB(k)=Real(B(k))・Real(B(k))+Imag(B(k))・Imag(B(k))
x(k)=Real(A(k))・Real(B(k))+Imag(A(k))・Imag(B(k))
w(k)=D・x(k)/(eA(k)+L・eB(k))
m(k)=(w(k)2+1)(1/2)・w(k)
ここでm(k)は、k番目の補正係数であり、A(k)は、優先される信号のk番目のスペクトル値であり、B(k)は、優先されない信号のk番目のスペクトル値であり、Dは、補償の程度であり、Lは補償の制限の程度である。
補償の程度Dは、コムフィルタ効果に起因する音の変化をどの程度補償するかを示す数値である。この数値は、0〜1の範囲である。Dが0の場合、コムフィルタ効果に起因する音の変化は、補償されない。Dが1の場合、コムフィルタ効果に起因する音の変化は、大きく補償される。
補償の制限の程度Lは、知覚可能な不快なバックグラウンドノイズの発生確率をどの程度低くするかを示す数値である。L≧0である。Lが0の場合、不快なバックグラウンドノイズの発生確率は下げられない。補償の制限の程度Lは、経験則に従い、バックグラウンドノイズがちょうど知覚可能でなくなるように選択される。補償の制限の程度Lが大きいほど、不快が発生する確率は小さくなるが、Dによって決まる音の変化の補償効果も部分的に減少する。典型的には、補償の制限の程度Lはおよそ0.5である。
当業者であれば上述の教示に従って本願発明を実施することができるため、さらなる詳細は説明しない。
本願発明の方法は、本発明の1以上の工程を実施するプログラム・コーディング手段を備えるコンピュータプログラムがコンピュータ上で実行されることによって、有利に実施することが出来る。よって、本願発明がそのようなコンピュータプログラムおよびプログラムを記録したコンピュータ可読媒体を含むことが理解される。当該コンピュータ可読媒体は、プログラムがコンピュータ上で実行されることによって、本方法の1以上の工程を実施するプログラム・コーディング手段を備える。
本願発明の好ましい実施形態を開示する本明細書および図面を検討することにより、多くの変更、修正、バリエーション、本願発明の他の使用および適用が当業者には明らかになるであろう。本願発明の思想および態様から逸脱しないそのような変更、修正、バリエーション、他の使用および適用は全て、請求範囲に含まれる。
Claims (8)
- 左チャネル(L)、右チャネル(R)、中央チャネル(C)、後方左チャネル(Ls)、および後方右チャネル(Rs)の音声チャネルを持つ5チャネル音声形式などのマルチチャネル音声形式から、右チャネル(RIRT)および左チャネル(LIRT)を持つ2チャネル音声形式などへの下位互換音声形式を生成する方法であり、
前記中央チャネル(C)のレベルを低減する(3dBなど)工程と、
レベルを低減された前記中央チャネル(C)を第1の加算結果信号(L')を形成することにより前記左チャネルに分配する工程と、
前記後方左チャネル(Ls)のレベルを低減する(3dBなど)工程と、
レベルを低減された前記後方左チャネル(Ls)を前記2チャネル音声形式の前記左チャネル(LIRT)に対応する第3の加算結果信号を形成することにより前記第1の加算結果信号に分配する工程と、
レベルを低減された前記中央チャネル(C)を第2の加算結果信号(R')を形成することにより前記右チャネル(R)に分配する工程と、
前記後方右チャネル(Rs)のレベルを低減する(例えば3dB)工程と、
レベルを低減された前記後方右チャネル(Rs)を前記2チャネル音声形式の前記右チャネル(RIRT)に対応する第4の加算結果信号を形成することにより前記第2の加算結果信号に分配する工程と
を備え、
前記第1の加算結果信号(L')および前記第2の加算結果信号(R')の形成では、重複時間ウィンドウのスペクトル値をそれぞれ、前記左チャネル(L)および前記右チャネル(R)のk個のスキャン値で動的に補正し、
前記第3の加算結果信号および前記第4の加算結果信号の形成では、重複時間ウィンドウのスペクトル値をそれぞれ、前記第1の加算結果信号(L')および前記第2の加算結果信号(R')のk個のスキャン値で動的に補正し、
前記左チャネル(L)および前記右チャネル(R)の前記スペクトル値を動的に補正する前に、
前記第1の加算結果信号(L')および前記第2の加算結果信号(R')の前記スペクトル値を動的に補正する前に、
前記スペクトル値の和が前記基準値(ASoll)よりも大きい場合、周波数成分を合計し、合計値の絶対値を
前記スペクトル値の和が前記基準値(ASoll)以下の場合、補正される対応する信号の前記スペクトル値を係数(m(k))で乗算し、
前記係数(m(k))は、m(k)が、k番目の補正係数であり、A(k)が、優先される前記信号のk番目のスペクトル値であり、B(k)が、優先されない前記信号のk番目のスペクトル値であり、Dが、補償の程度であり、Lが、補償の制限の程度である場合に、
eA(k)=Real(A(k))・Real(A(k))+Imag(A(k))・Imag(A(k))
eB(k)=Real(B(k))・Real(B(k))+Imag(B(k))・Imag(B(k))
x(k)=Real(A(k))・Real(B(k))+Imag(A(k))・Imag(B(k))
w(k)=D・x(k)/(eA(k)+L・eB(k))
m(k)=(w(k)2+1)(1/2)−w(k)
に従って計算される、方法。 - 前記補償の程度Dの数値は0〜1の範囲であり、Dが0の場合、コムフィルタ効果に起因する音の変化は補償されず、Dが1の場合、コムフィルタ効果に起因する音の変化は大きく補償される、請求項1に記載の方法。
- 前記補償の制限の程度Lは、知覚可能な不快なバックグラウンドノイズの発生確率をどの程度低くするかを示す数値であり、前記発生確率は、優先されない前記信号の振幅と比較し、優先される前記信号の振幅が小さい場合の所与の値である、請求項1または2に記載の方法。
- 前記補償の制限の程度Lは0より大きいか、または0に等しく、前記補償の制限の程度Lが0の場合、不快なバックグラウンドノイズの前記発生確率は下げられず、前記補償の制限の程度Lは、経験則に従い、バックグラウンドノイズがちょうど知覚可能でなくなるように選択される、請求項3に記載の方法。
- 前記補償の制限の程度Lがおよそ0.5である、請求項3または4に記載の方法。
- 請求項1から5のいずれか1項に記載の方法を実施する手段を備えた、下位互換音声形式を生成する装置。
- コンピュータに、請求項1から5のいずれか1項に記載の方法の全ての工程を実行させるためのプログラム。
- コンピュータに、請求項1から5のいずれか1項に記載の方法の全ての工程を実行させるためのプログラムを記録した、コンピュータ可読媒体。
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