JP2016529801A - 一定出力ペアワイズパニングによるマトリクスデコーダ - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2013年7月30日出願の米国仮特許出願第61/860,024号「一定出力ペアワイズパニングによるマトリクスデコーダ」の本出願である、2014年7月30日出願の米国特許出願第14/447,516号「一定出力ペアワイズパニングによるマトリクスデコーダ」の利益を主張し、これらの開示内容全体は引用により本明細書に組み込まれている。
一定出力ペアワイズパニング・アップミキシングシステム及び方法の実施形態は、デマトリクス係数を正確に決定するための閉形式解を用いて、2チャンネル入力オーディオ信号を、3以上のチャンネルを有するマルチチャンネルオーディオ出力信号にアップミキシングする。これらのデマトリクス係数を用いて、2つの入力チャンネルの各々に重み付けを行い、各入力チャンネルのうちのどの程度を各出力チャンネルに含めるかを決定する。一定出力ペアワイズパニング・アップミキシングシステム及び方法の実施形態は、入力がステレオ信号の場合、リスナーに対して複数の出力チャンネルによるサラウンド音響経験を与えるために使用される。
以下、一定出力ペアワイズパニング・アップミキシングシステムの実施形態の構成要素のシステムの詳細を説明する。システムを実施可能ないくつかの方法のうちの一部について、以下で詳細を説明することに留意されたい。図3に示すものからの多くの変形形態が可能である。図3は、図1に示した一定出力ペアワイズパニング・アップミキシングシステム300及び方法の例示的な実施形態の詳細を示すブロック図である。システム300及び方法の実施形態は、以下で詳細に説明するコンピューティング環境(図示せず)で動作する。特に、システム300及び方法は、1又は2以上の処理デバイスを含む1又は2以上のコンピューティングデバイス上で実施される。
図5は、図1及び3に示した一定出力ペアワイズパニング・アップミキシングシステム300及び方法の実施形態の全体的な動作を示すフロー図である。動作は、第1の入力チャンネル及び第2の入力チャンネルを有する2チャンネル入力オーディオ信号を入力することによって開始される(ボックス500)。次に、本方法は、チャンネル間レベル差(ICLD)及びチャンネル間位相差(ICPD)に基づいて、第1のデマトリクス係数及び第2のデマトリクス係数を計算する(ボックス510)。次に、本方法は、第1の入力チャンネルに第1のデマトリクス係数を乗算して、第1のサブ信号を生成する(ボックス520)。加えて、本方法は、第2の入力チャンネルに第2のデマトリクス係数を乗算して、第2のサブ信号を生成する(ボックス530)。
以下、一定出力ペアワイズパニング・アップミキシングシステム300及び方法の実施形態の動作の詳細を説明する。図6は、図1、3、及び5に示した一定出力ペアワイズパニング・アップミキシングシステム300及び方法の例示的な実施形態の詳細を示すフロー図である。図6に示すように、動作は、左入力チャンネル及び右入力チャンネルを有する2チャンネル入力オーディオ信号を入力することによって開始される(ボックス600)。従って、入力信号は、左及び右チャンネルを有するステレオ信号である。
Xiは入力チャンネル、L及びRはダウンミックスチャンネル、θはパニング角度(0から1の間で正規化)であり、パニング加重の極性は、入力チャンネルXiの位置によって決まる。従来のマトリクス化システムでは、リスナーの目の前に配置された入力チャンネルを同相信号成分でダウンミキシングして(換言すれば、パニング加重の等しい極性)、リスナーの背後に配置された出力チャンネルを異相信号成分でダウンミキシングする(換言すれば、パニング加重の反対の極性)ことが一般的である。
で表される推定パニング角度)を、チャンネル間レベル差(ICLDと表示)から計算することができる。ICLDは以下のように定義される:
次に、パニング角度推定値は、ICLDの関数として表現することができる:
更に、以下の導出は、5.1サラウンド音響出力構成を前提とする。しかしながら、この分析は、付加的なチャンネルに容易に適用することができる。
センターチャンネルは、以下の方程式を用いて、2チャンネルダウンミックスから生成される:
ここで、a及びb係数は、パニング角度推定値
に基づいて決定され、所定の目標を達成するようになっている。
センターチャンネルの同相成分に関して、所望のパニング挙動を図8に示す。図8は、以下の方程式によって与えられる同相プロット800に対応するパニング挙動を示している:
同相成分に関する所望のセンターチャンネルのパニング挙動及び仮定される正弦/余弦ダウンミックス関数を代入すると、以下のようになる:
加法定理を用いれば、第1のデマトリクス係数(aと表示)及び第2のデマトリクス係数(bと表示)を含むデマトリクス係数は、以下のように導出することができる:
2.異相成分
異相成分に関する所望のセンターチャンネルのパニング挙動及び仮定される正弦/余弦ダウンミックス関数を代入すると、以下のようになる:
加法定理を用いれば、a及びb係数は、以下のように導出することができる:
サラウンドチャンネルは、以下の方程式を用いて2チャンネルダウンミックスから生成される:
この場合のLSは左サラウンドチャンネルであり、RSは右サラウンドチャンネルである。更に、a及びb係数は、推定パニング角度
に基づいて決定され、所定の目標を達成するようになっている。
1.同相成分
左及び右チャンネルは、以下の方程式を用いて修正して、センター及びサラウンドチャンネルで生成されたこれらの成分を(完全に又は部分的に)除去する:
この場合のa及びb係数は、パニング角度推定値
に基づいて決定され、所定の目標を達成するようになっており、L’は修正左チャンネル、R’は修正右チャンネルである。
同相成分に関する修正左チャンネルの目標は、図12の同相プロット1200によって図示されるようなパニング挙動を達成することである。図12において、0.5のパニング角度θは、離散的センターチャンネルに対応する。修正左チャンネルのa及びb係数は、所望の出力の区分的挙動により、区分関数を通じて生成される。
異相成分に関する修正左チャンネルの目標は、図13の異相プロット1300によって図示されるようなパニング挙動を達成することである。図13において、パニング角度θ=θLSは、左サラウンドチャンネルのエンコード角度に対応する。修正左チャンネルのa及びb係数は、所望の出力の区分的挙動により、区分関数により生成される。
上記に示したチャンネル合成導出は、同相又は異相のいずれかであるソースコンテンツのための所望のパニング挙動を達成することに基づく。ソースコンテンツの相対的な位相差は、以下のように定義されるチャンネル間位相差(ICPD)特性によって決定することができる:
この場合の*は、複素共役を示す。
の三角関数を用いて生成されることを注記できる。
センター出力チャンネルは、修正ICPD値を用いて生成され、以下のように定義される:
この場合
上記の正弦関数の引数の第1項は、第1のデマトリクス係数の同相成分を表しており、第2項は、異相成分を表している。従って、αが同相係数を表し、βが異相係数を表す。同相係数及び異相係数は合わせて位相係数として知られている。
右サラウンド出力チャンネルは、修正ICPD値を用いて生成され、以下のように定義される:
この場合、
及び
右サラウンドチャンネルのa及びb係数は、パニング角度として
の代わりに
を用いること以外は、左サラウンドチャンネルと同様に生成されることに留意されたい。
修正右出力チャンネルは、修正ICPD値を用いて生成され、以下のように定義される:
この場合、
及び
右チャンネルのa及びb係数は、パニング角度として
の代わりに
を用いること以外は、左チャンネルと同様に生成されることに留意されたい。
本明細書に記載する以外の他の変形形態が明らかになるであろう。例えば、実施形態によっては、本明細書で説明した何らかの方法及びアルゴリズムの特定の動作、事象、又は機能を異なる順序で実行することができ、追加、統合、又は完全に省略することができる(従って、ここで説明する全ての動作又は事象が、本方法及びアルゴリズムの実施に必要というわけではない)。更に、特定の実施形態において、動作又は事象は、連続的ではなく、例えば、マルチスレッド型処理、割り込み処理、もしくはマルチプロセッサ又はプロセッサコアによって、又は他の並列アーキテクチャ上で同時に実行することができる。加えて、様々なタスク又は処理は、一緒に機能することができる異なるマシン及びコンピューティングシステムによって実行することができる。
500 第1の入力チャンネル及び第2の入力チャンネルを有する2チャンネル入力オーディオ信号を入力
510 ICLD及びICPDに基づいて、第1のデマトリクス係数及び第2のデマトリクス係数を計算
520 第1の入力チャンネルに第1のデマトリクス係数を乗算して、第1のサブ信号を生成
530 第2の入力チャンネルに第2のデマトリクス係数を乗算して、第2のサブ信号を生成
540 第1のサブ信号及び第2のサブ信号を一緒にミキシングして、出力チャンネルを生成
550 各出力チャンネルの新規のデマトリクス係数を見出すことによって、同様の方法で付加的な出力チャンネルを生成
560 再生デバイスから再生するために、離散的出力チャンネルから、アップミキシングされたマルチチャンネル出力オーディオ信号を生成
Claims (23)
- 第1の入力チャンネル及び第2の入力チャンネルを有する2チャンネル入力オーディオ信号をアップミキシングして、3以上のチャンネルを有するアップミキシングされたマルチチャンネル出力オーディオ信号にするために、1又は2以上の処理デバイスによって実行される方法であって、
前記第1の入力チャンネルと前記第2の入力チャンネルとの間の、ICLDで表されるチャンネル間レベル差、及びICPDで表されるチャンネル間位相差に基づいて、aで表される第1のデマトリクス係数及びbで表される第2のデマトリクス係数を計算する段階と、
前記第1の入力チャンネルに前記第1のデマトリクス係数を乗算して第1のサブ信号を生成し、前記第2の入力チャンネルに前記第2のデマトリクス係数を乗算して第2のサブ信号を生成する段階と、
前記第1のサブ信号及び前記第2のサブ信号を線形方式でミキシングして、前記アップミキシングされたマルチチャンネル出力オーディオ信号の出力チャンネルを生成する段階と、
前記生成された出力チャンネルを、スピーカーによる再生のために出力する段階と、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記第1及び第2のデマトリクス係数を計算する段階は、前記2チャンネル入力オーディオ信号の前記チャンネル間レベル差を、左チャンネルと、前記左チャンネル及び右チャンネルの和との比率として計算する段階を更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第1及び第2のデマトリクス係数を計算する段階は、
前記推定パニング角度に基づいて、同相係数及び異相係数を計算する段階と、
前記チャンネル間位相差、前記同相係数、及び前記異相係数に基づいて、前記第1及び第2のデマトリクス係数を計算する段階と、
を更に含む請求項4に記載の方法。 - 左入力チャンネル及び右入力チャンネルを有する2チャンネル入力オーディオ信号から、N個の出力チャンネルを有するアップミキシングされたマルチチャンネル出力オーディオ信号を生成するための方法であって、Nは、2よりも大きい正の整数であり、
同相信号成分及び異相信号成分の組合せの第1の三角関数に基づいて、aで表される第1のデマトリクス係数を計算する段階と、
同相信号成分及び異相信号成分の組合せの第2の三角関数に基づいて、bで表される第2のデマトリクス係数を計算する段階と、
前記第1のデマトリクス係数を前記左又は右入力チャンネルに乗じて、及び前記第2のデマトリクス係数を前記右又は左入力チャンネルに乗じて、線形方式でミキシングすることによって、前記N個の出力チャンネルの各々を生成する段階と、
前記アップミキシングされたマルチチャンネル出力オーディオ信号の前記N個の出力チャンネルの各々を、マルチチャンネル再生環境でスピーカーから再生させる段階と、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記第1の三角関数は、正弦関数であり、前記第2の三角関数は、余弦関数である、請求項9に記載の方法。
- 前記同相信号成分及び前記異相信号成分の前記組合せは、線形結合である請求項9に記載の方法。
- 前記左入力チャンネル及び前記右入力チャンネルに基づいて、ICLDで表されるチャンネル間レベル差を計算する段階と、
前記チャンネル間レベル差から、推定パニング角度を計算する段階と、
前記推定パニング角度に基づいて、αで表される同相係数及びβで表される異相係数を計算する段階と、
前記左入力チャンネルが前記右入力チャンネルと同相であるか又は異相であるか、及びその逆を示す、前記左入力チャンネルと右入力チャンネルとの間の相対的な位相差を決定するために、前記左入力チャンネル及び前記右入力チャンネルに基づいて、ICPDで表されるチャンネル間位相差を計算する段階と、
を含み、
前記同相信号成分は、前記同相係数によって乗算された前記チャンネル間位相差に基づき、前記異相信号成分は、前記異相係数によって乗算された前記チャンネル間位相差に基づく、請求項9に記載の方法。
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