JP2021507316A - オーディオ信号の高周波再構成技術の後方互換性のある統合 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は以下の出願に基づく優先権を主張しており、これは本願で援用されている:2018年1月26日付で出願された米国仮出願第62/622,205号。
実施形態はオーディオ信号処理に関連し、より具体的には、高周波再構成(HFR)のベーシック形式又はHFRのエンハンスト形式の何れかがオーディオ・データに関して実行されるべきことを指定する制御データによるオーディオ・ビットストリームのエンコーディング、デコーディング、又はトランスコーディングに関連する。
典型的なオーディオ・ビットストリームは、オーディオ・コンテンツの1つ以上のチャネルを示すオーディオ・データ(例えば、符号化されたオーディオ・データ)と、オーディオ・データ又はオーディオ・コンテンツの少なくとも1つの特徴を示すメタデータとの両方を含む。符号化されたオーディオ・ビットストリームを生成するためのよく知られたフォーマットの1つは、MPEG−4アドバンスト・オーディオ・コーディング(AAC)フォーマットであり、これはMPEG規格ISO/IEC14496−3:2009に記載されている。MPEG4規格では、AACは「アドバンスト・オーディオ・コーディング」を意味し、HE−AACは「高効率アドバンスト・オーディオ・コーディング」を意味する。
特許請求の範囲を含む本開示全体を通じて、信号又はデータ「に対して」処理を実行するという表現(例えば、信号又はデータのフィルタリング、スケーリング、変換、又は利得の適用)は、信号又はデータ、又は信号又はデータの処理されたバージョンに(例えば、その処理の実行前に、予備的なフィルタリング又は前処理を施した信号のバージョンに)直接的な処理を実行することを示す広義に使用される。
MPEG−4AAC規格は、符号化されたMPEG−4AACビットストリームが、ビットストリームのオーディオ・コンテンツをデコードするためにデコーダによって(もし適用されるべきであるならば)適用されるべき高周波再構成(HFR)処理の各タイプを示す、及び/又はそのようなHFR処理を制御する、及び/又はビットストリームのオーディオ・コンテンツをデコードするために使用されるべき少なくとも1つのHFRツールの少なくとも1つの特性又はパラメータを示すメタデータを含むことを想定している。ここで、我々は、スペクトル・バンド複製(「SBR」)で使用するためにMPEG−4AAC規格で記述又は言及されているこの種のメタデータを示すために、「SBRメタデータ」という表現を使用する。当業者には理解されるように、SBRはHFRの一形態である。
・ハーモニック・トランスポジション;及び
・QMFパッチ処理追加前処理(事前フラット化)(QMF−patching additional pre−processing (pre−flattening))。
・(eSBRメタデータを含むことに起因する)ビットレート・ペナルティは総ビットレートのごく一部であるにすぎず、なぜならeSBR処理を実行するために必要な差分の制御データのみが送信されるからである(SBR制御データのサイマルキャストではない);及び
・SBR関連制御情報の調整は、典型的には、トランスポジションの詳細に依存しない。制御データがトランスポーザの動作に依存する場合の例については、本願において後述される。
符号化されたオーディオ・ビットストリームの少なくとも1つのブロック(例えば、MPEG−4AACビットストリームの少なくとも1つのブロック)を格納するように構成されたメモリ(例えば、図3又は4のバッファ201);
メモリに結合され、ビットストリームのブロックの少なくとも一部分をデマルチプレクスするように構成されたビットストリーム・ペイロード・デフォーマッタ(例えば、図3の要素205又は図4の要素215);及び
ビットストリームのブロックのオーディオ・コンテンツの少なくとも一部分をデコードするように構成され結合された復号化サブシステム(例えば、図3の要素202及び203、又は図4の要素202及び213);
を含み、ブロックは:
フィル要素の開始を示す識別子と識別子の後のフィル・データとを含むフィル要素であって(例えば、「id_syn_ele」識別子はMPEG−4AAC規格の表4.85の値0x6を有する)、フィル・データは:
強化されたスペクトル・バンド複製(eSBR)処理がブロックのオーディオ・コンテンツに対して実行されるべきかどうかを識別する少なくとも1つのフラグ(例えば、ブロックに含まれるeSBRメタデータ及びスペクトル・バンド複製データを使用する)を含む。
●ハーモニック・トランスポジション(16kbps,14400/28800Hz)
○DFTベース:3.68WMOPS(weighted million operations per second)
○QMFベース:0.98WMOPS
●QMFパッチ処理・事前処理(事前フラット化):0.1WMOPS
DFTベースのトランスポジションは、典型的には、過渡的なものに対してQMFベースのトランスポジションよりも良好に機能することが知られている。
その値が(例えば、bs_extension_id=3が)eSBRメタデータがフィル要素に含まれていること、及びeSBR処理が関連するブロックのオーディオ・コンテンツに対して実行されるべきことを示すパラメータ(例えば、bs_extension_idパラメータ)、及び/又は
その値が(例えば、bs_extension_id=2が)がフィル要素のsbr_extension()コンテナがPSデータを含むことを示すパラメータ(例えば、同じ「bs_extension_id」パラメータ)を含む。
例えば、以下の表1に示すように、値bs_extension_id=2を有するようなパラメータは、フィル要素のsbr_extension()コンテナがPSデータを含むことを示す可能性があり、値bs_extension_id=3を有するようなパラメータは、フィル要素のsbr_extension()コンテナがeSBRメタデータを含むことを示す可能性がある。
表1
表2
1.1ビット・メタデータ・パラメータ「bs_sbr_preprocessing」;及び
2.復号化されるべき符号化ビットストリームのオーディオ・コンテンツの各チャネル(「ch」)に対する、上述の各パラメータ:「sbrPatchingMode[ch]」;「sbrOversamplingFlag[ch]」;「sbrPitchInBinsFlag[ch]」;及び「sbrPitchInBins[ch]」。
例えば、幾つかの実施形態では、これらのメタデータ・パラメータを示すために、esbr_data()は表3で示される構文を有する可能性がある:
表3
表3において、右列の数字は、左列の対応するパラメータのビット数を示す。
lk(n)=H11(k,n)sk(n)+H21(k,n)dk(n)
rk(n)=H12(k,n)sk(n)+H22(k,n)dk(n)
ここで、H11、H12、H21及びH22は、ステレオ・パラメータによって定義される。信号lk(n)及び信号rk(n)は、周波数−時間変換によって最終的に時間ドメインに変換される。
表4
オーディオ信号の高周波再構成を実行する方法であって:
エンコードされたオーディオ・ビットストリームを受信するステップであって、前記エンコードされたオーディオ・ビットストリームは前記オーディオ信号のローバンド部分を表すオーディオ・データと高周波再構成メタデータとを含む、ステップ;及び
デコードされたローバンド・オーディオ信号を生成するために前記オーディオ・データをデコードするステップ;
前記高周波再構成メタデータを前記エンコードされたオーディオ・ビットストリームから抽出するステップであって、前記高周波再構成メタデータは高周波再構成プロセスの動作パラメータを含み、前記動作パラメータは前記エンコードされたオーディオ・ビットストリームの拡張コンテナ内に位置するパッチ処理モード・パラメータを含み、第1値の前記パッチ処理モード・パラメータはスペクトル変換を示し、第2値の前記パッチ処理モード・パラメータは位相ボコーダ周波数拡散によるハーモニック・トランスポジションを示す、ステップ;
フィルタリングされたローバンド・オーディオ信号を生成するために、前記デコードされたローバンド・オーディオ信号をフィルタリングするステップ;
前記フィルタリングされたローバンド・オーディオ信号及び前記高周波再構成メタデータを利用して前記オーディオ信号のハイバンド部分を再生成するステップであって、前記再生成は前記パッチ処理モード・パラメータが前記第1値である場合にはスペクトル変換を含み、前記再生成は前記パッチ処理モード・パラメータが前記第2値である場合には位相ボコーダ周波数拡散によるハーモニック・トランスポジションを含む、ステップ;及び
広帯域オーディオ信号を形成するために、前記フィルタリングされたローバンド・オーディオ信号と前記再生成されたハイバンド部分とを合成するステップを含む方法。
EEE2.
前記拡張コンテナは、前記パッチ処理モード・パラメータが前記第2値に等しい場合に使用されるべきインバース・フィルタリング制御データを含む、EEE1に記載の方法。
EEE3.
前記拡張コンテナは、前記パッチ処理モード・パラメータが前記第2値に等しい場合に使用されるべき欠落高調波制御データを更に含む、EEE1〜2のうち何れか1項に記載の方法。
EEE4.
前記エンコードされたオーディオ・ビットストリームはフィル要素(フィル要素の始まりを示す識別子を有する)と前記識別子の後にあるフィル・データとを含み、前記フィル・データは前記拡張コンテナを含む、先行する何れかのEEEに記載の方法。
EEE5.
前記識別子は、最上位ビット・ファーストで送信される3ビット符号なし整数であり、0x6という値を有する、EEE4に記載の方法。
EEE6.
前記フィル・データは拡張ペイロードを含み、前記拡張ペイロードはスペクトル・バンド複製拡張データを含み、前記拡張ペイロードは、最上位ビット・ファーストで送信される4ビット符号なし整数で識別され、‘1101’又は‘1110’という値を有し、オプションとして、前記スペクトル・バンド複製拡張データは:
オプションのスペクトル・バンド複製ヘッダ、
前記ヘッダの後のスペクトル・バンド複製データ、及び
前記スペクトル・バンド複製データの後のスペクトル・バンド複製拡張要素
を含み、前記スペクトル・バンド複製拡張要素にフラグが含まれる、EEE4又はEEE5に記載の方法。
EEE7.
前記高周波再構成メタデータは、包絡線スケール因子、ノイズ・フロア・スケール因子、時間/周波数グリッド情報、又はクロスオーバー周波数を示すパラメータを含む、EEE1〜6のうちの何れか1項に記載の方法。
EEE8.
前記フィルタリングは、プロトタイプ・フィルタp0(n)の変調されたバージョンである分析フィルタhk(n)を含む分析フィルタバンクによって次式に従って実行され:
EEE9.
前記プロトタイプ・フィルタp0(n)は本願の表4の係数から導出される、EEE8に記載の方法。
EEE10.
前記プロトタイプ・フィルタp0(n)は、丸め、サブサンプリング、補間、又はデシメーションから成る群から選択された1つ以上の数学的演算によって、本願の表4の係数から導出される、EEE8に記載の方法。
EEE11.
位相シフトは、前記フィルタリングの後に前記フィルタリングされたローバンド・オーディオ信号に付加され、本方法の複雑性を減らすために前記合成の前に補償される、EEE1〜10のうちの何れか1項に記載の方法。
EEE12.
前記拡張コンテナは、前記パッチ処理モード・パラメータが前記第1値に等しい場合に、前記ハイバンド部分のスペクトル包絡線の形状における不連続性を回避するために追加的な前処理が使用されるかどうかを示すフラグを更に含み、前記フラグの第1値は前記追加的な前処理をイネーブルにし、前記フラグの第2値は前記追加的な前処理をディセーブルにする、先行する何れかのEEEに記載の方法。
EEE13.
前記追加的な前処理は、線形予測フィルタ係数を使用してプリゲイン曲線を計算することを含む、EEE12に記載の方法。
EEE14.
前記拡張コンテナは後方互換性のある拡張コンテナである、EEE1〜13のうちの何れか1項に記載の方法。
EEE15.
エンコードされたオーディオ・ストリームがあるフォーマットに従ってエンコードされ、拡張コンテナは、前記フォーマットの少なくとも1つのレガシー・バージョンで定義される拡張コンテナである、EEE1〜14のうちの何れか1項に記載の方法。
EEE16.
プロセッサにより実行されるとEEE1〜15のうちの何れか1項に記載の方法を実行する命令を含む非一時的なコンピュータ読み取り可能な媒体。
EEE17.
オーディオ信号の高周波再構成を実行するためのオーディオ処理ユニットであって、前記オーディオ処理ユニットは、EEE1〜15のうちの何れか1項に記載の方法を実行するように構成されているオーディオ処理ユニット。
Claims (15)
- オーディオ信号の高周波再構成を実行する方法であって:
エンコードされたオーディオ・ビットストリームを受信するステップであって、前記エンコードされたオーディオ・ビットストリームは前記オーディオ信号のローバンド部分を表すオーディオ・データと高周波再構成メタデータとを含む、ステップ;
デコードされたローバンド・オーディオ信号を生成するために前記オーディオ・データをデコードするステップ;
前記高周波再構成メタデータを前記エンコードされたオーディオ・ビットストリームから抽出するステップであって、前記高周波再構成メタデータは高周波再構成プロセスの動作パラメータを含み、前記動作パラメータは前記エンコードされたオーディオ・ビットストリームの後方互換性のある拡張コンテナ内に位置するパッチ処理モード・パラメータを含み、第1値の前記パッチ処理モード・パラメータはスペクトル変換を示し、第2値の前記パッチ処理モード・パラメータは位相ボコーダ周波数拡散によるハーモニック・トランスポジションを示す、ステップ;
フィルタリングされたローバンド・オーディオ信号を生成するために、前記デコードされたローバンド・オーディオ信号をフィルタリングするステップ;
前記フィルタリングされたローバンド・オーディオ信号及び前記高周波再構成メタデータを利用して前記オーディオ信号のハイバンド部分を再生成するステップであって、前記再生成は前記パッチ処理モード・パラメータが前記第1値である場合にはスペクトル変換を含み、前記再生成は前記パッチ処理モード・パラメータが前記第2値である場合には位相ボコーダ周波数拡散によるハーモニック・トランスポジションを含む、ステップ;及び
広帯域オーディオ信号を形成するために、前記フィルタリングされたローバンド・オーディオ信号と前記再生成されたハイバンド部分とを合成するステップ;
を含む方法。 - 前記後方互換性のある拡張コンテナは、前記パッチ処理モード・パラメータが前記第2値に等しい場合に使用されるべきインバース・フィルタリング制御データを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記後方互換性のある拡張コンテナは、前記パッチ処理モード・パラメータが前記第2値に等しい場合に使用されるべき欠落高調波制御データを更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記エンコードされたオーディオ・ビットストリームはフィル要素であって当該フィル要素の始まりを示す識別子を有するフィル要素と前記識別子の後にあるフィル・データとを含み、前記フィル・データは前記後方互換性のある拡張コンテナを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記識別子は、最上位ビット・ファーストで送信される3ビット符号なし整数であり、0x6という値を有する、請求項4に記載の方法。
- 前記フィル・データは拡張ペイロードを含み、前記拡張ペイロードはスペクトル・バンド複製拡張データを含み、前記拡張ペイロードは、最上位ビット・ファーストで送信される4ビット符号なし整数で識別され、‘1101’又は‘1110’という値を有し、オプションとして、前記スペクトル・バンド複製拡張データは:
オプションのスペクトル・バンド複製ヘッダ、
前記ヘッダの後のスペクトル・バンド複製データ、及び
前記スペクトル・バンド複製データの後のスペクトル・バンド複製拡張要素
を含み、前記スペクトル・バンド複製拡張要素にフラグが含まれる、請求項4に記載の方法。 - 前記高周波再構成メタデータは、包絡線スケール因子、ノイズ・フロア・スケール因子、時間/周波数グリッド情報、又はクロスオーバー周波数を示すパラメータを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記プロトタイプ・フィルタp0(n)は本願の表4の係数から導出される、請求項8に記載の方法。
- 前記プロトタイプ・フィルタp0(n)は、端数処理、サブサンプリング、補間、又はデシメーションから成る群から選択された1つ以上の数学的演算によって、本願の表4の係数から導出される、請求項8に記載の方法。
- 位相シフトは、前記フィルタリングの後に、前記フィルタリングされたローバンド・オーディオ信号に付加され、本方法の複雑性を減らすために前記合成の前に補償される、請求項1に記載の方法。
- 前記後方互換性のある拡張コンテナは、前記パッチ処理モード・パラメータが前記第1値に等しい場合に、前記ハイバンド部分のスペクトル包絡線の形状における不連続性を回避するために追加的な前処理が使用されるかどうかを示すフラグを更に含み、前記フラグの第1値は前記追加的な前処理をイネーブルにし、前記フラグの第2値は前記追加的な前処理をディセーブルにする、請求項1に記載の方法。
- 前記追加的な前処理は、線形予測フィルタ係数を使用してプリゲイン曲線を計算することを含む、請求項12に記載の方法。
- プロセッサにより実行されると請求項1に記載の方法を実行する命令を含む非一時的なコンピュータ読み取り可能な媒体。
- オーディオ信号の高周波再構成を実行するオーディオ処理ユニットであって:
エンコードされたオーディオ・ビットストリームを受信する入力インターフェースであって、前記エンコードされたオーディオ・ビットストリームは前記オーディオ信号のローバンド部分を表すオーディオ・データと高周波再構成メタデータとを含む、入力インターフェース;
デコードされたローバンド・オーディオ信号を生成するために前記オーディオ・データをデコードするコア・オーディオ・デコーダ;
前記高周波再構成メタデータを前記エンコードされたオーディオ・ビットストリームから抽出するデフォーマッタであって、前記高周波再構成メタデータは高周波再構成プロセスの動作パラメータを含み、前記動作パラメータは前記エンコードされたオーディオ・ビットストリームの後方互換性のある拡張コンテナ内に位置するパッチ処理モード・パラメータを含み、第1値の前記パッチ処理モード・パラメータはスペクトル変換を示し、第2値の前記パッチ処理モード・パラメータは位相ボコーダ周波数拡散によるハーモニック・トランスポジションを示す、デフォーマッタ;
フィルタリングされたローバンド・オーディオ信号を生成するために、前記デコードされたローバンド・オーディオ信号をフィルタリングする分析フィルタバンク;
前記フィルタリングされたローバンド・オーディオ信号及び前記高周波再構成メタデータを利用して前記オーディオ信号のハイバンド部分を再構成する高周波再生成部であって、前記再構成は前記パッチ処理モード・パラメータが前記第1値である場合にはスペクトル変換を含み、前記再構成は前記パッチ処理モード・パラメータが前記第2値である場合には位相ボコーダ周波数拡散によるハーモニック・トランスポジションを含む、高周波再生成部;及び
広帯域オーディオ信号を形成するために、前記フィルタリングされたローバンド・オーディオ信号と前記再構成されたハイバンド部分とを合成する合成フィルタバンク;
を含むオーディオ処理ユニット。
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