JP3502639B2 - 強度ステレオと予測を使ったステレオ音響スペクトル値の符号化と解読 - Google Patents

強度ステレオと予測を使ったステレオ音響スペクトル値の符号化と解読

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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、音響信号の符号化と解号に関するもの
で、特にインテンシティステレオ処理と予測を使ったス
テレオ音響スペクトル値の符号化と解号に関するもので
ある。
最も進歩した音響符号化と解号の処理、例えばMPEGレ
イヤー３スタンダードの操作は、デジタル音響信号のデ
ータ率を、例えば12の係数でそれらの品質を著しく落と
すことなく圧縮することができる。
例えば左チャンネルＬや右チャンネルＲのような、そ
れぞれのチャンネル中の大きな符号化利得を離れて、２
個のチャンネルの相対的余剰性や無関連性は、ステレオ
的の場合にはまた利用可能である。すでに利用されてい
る公知の方法には、いわゆるMSステレオ処理（MSはセン
ターサイド）とかインテンシティステレオ処理（IS処
理）がある。
現行技術で公知のMSステレオ処理は、２個のチャンネ
ルの相対的余剰性を利用している。それは、２個のチャ
ンネルを合わせてそれらの間の違いを計算して、修正チ
ャンネルデータとしてそれぞれ左右のチャンネルに送
る。すなわちMSステレオ処理は、正確に再現する作用を
持っている。
MSステレオ処理と違って、インテンシティステレオ処
理はステレオの無関連性を利用している。ステレオの無
関連性に関係して、人間の聴覚システムの空間的知覚は
感知した音響信号の周波数に依存している。低周波数に
おいては、２個のステレオ信号中の大きさ情報と位相情
報の両方が、人間の聴覚によって評価され、高周波数成
分の知覚は、主に両方のチャンネルのエネルギーと時間
の包絡面の分析に基づいている。かようにして両チャン
ネルの信号中の正しい位相情報は、空間的知覚には直接
関係はない。インテンシティステレオ処理による音響信
号の余剰データ削減のために、人間の知覚のこの特徴
は、ステレオ的無関連性を使うのに利用されている。
インテンシティステレオ処理は、高周波数では正確に
細かい情報を分解できないので、エンコーダーではっき
りした周波数限度のインテンシティから、２個の別々の
ステレオチャンネルＬ、Ｒの代わりに、両方のチャンネ
ルに連結エネルギー包絡線を送ることができる。連結エ
ネルギー包絡線に加えて、補助情報としておおまかに定
量化した方向情報も送られる。
ステレオ符号化のインテンシティが使われるときは、
チャンネルは部分的にしか送られないので、ビットの節
約は50％にもなる。しかしながらIS処理は、デコーダー
の中には再組立て作用を持ってないことに注意すべきで
ある。
MPEGスタンダードのレイヤー３に今まで採用されてい
るIS処理では、ステレオ音響スペクトル値のブロック中
ではIS処理は活性化しているという事実は、いわゆるモ
ードイクステンションビットによって示され、それぞれ
のブロックは、それに割り当てられたモードイクステン
ションビットをもっている。
公知のIS処理の理論的な表示は、図１に示す。チャン
ネルL10とチャンネルR12のステレオ音響スペクトル値
は、合計点14で合計されて、その両チャンネルに対しエ
ネルギー包絡線Ｉ＝Li＋Riを得る。このLiとRiは、いか
なるスケールファクター帯域中のそれぞれのチャンネル
ＬおよびＲのステレオ音響スペクトル値をも表す。既に
述べたごとく、IS処理の使用は、符号化されたステレオ
音響スペクトル値への符号挿入エラーを避けるため、あ
るIS周波数限度においてだけ許されるものである。それ
ゆえ左右のチャンネルは、それぞれ別々に0HzからIS周
波数限度の範囲内で符号化されなければならない。その
様なIS周波数限度は、この発明には関係ない別の算法で
決められる。この周波数限度以上では、エンコーダーが
左チャンネル10と右チャンネル12の合計信号を合計点14
で合計し符号化する。
チャンネルＬのスケール情報16とチャンネルＲのスケ
ール情報18は、例えば左と右の合計信号のようなエネル
ギー包絡面に加えて解号するのに必要であり、それは例
えば符号化された左のチャンネルに送られる。左と右の
チャンネルへのスケールファクターは、例えばMPEGレイ
ヤー２の中で行われる様に、インテンシティステレオ処
理の中で送られる。しかしながらここで述べなければな
らないことは、IS符号化ステレオ音響スペクトル値のMP
EGレイヤー３中のIS処理では、方向情報のインテンシテ
ィが左のチャンネル中だけで送られ、そのスペクトル値
は、以下に述べるごとくこの情報によって再び解号され
ることである。
スケール情報16と18は補助情報としてチャンネルＬと
チャンネルＲの符号化スペクトル値に加えて送られる。
デコーダーは解号チャンネルL'20と解号チャンネルR'22
で解号された音響信号値を搬送し、チャンネルＲのスケ
ール情報16とチャンネルＬのスケール情報18は、はじめ
から符号化されたステレオ音響スペクトル値を解号する
手段として、Ｌ乗算器24とＲ乗算器26の中の各チャンネ
ルのための符号化されたステレオ音響スペクトル値によ
って乗算される。
IS符号化がIS周波数限度を越えるか、MS符号化がこの
限度を下回って振り向けられる前に、それぞれのチャン
ネルに対するステレオ音響スペクトル値はいわゆるスケ
ールファクター帯域の中に集められる。この帯域は聴覚
の知覚特性に適合させられる。それぞれの帯域は追加係
数、いわゆるスケールファクターによって増幅され、そ
れは補助情報として特別なチャンネルに送られ、図１の
スケール情報16および18の部分を構成する。これらの要
素は、定量化によって起こされ音響心理面でマスクされ
て聞き取れなくなるような干渉ノイズ形成の原因であ
る。
図2aは、例えばMPEGレイヤー３音響符号化処理に使わ
れる符号化された右チャンネルＲの形態を示す。ステレ
オ符号化のインテンシティのいかなる言及もMPEGレイヤ
ー３スタンダードの処理に関係がある。ステレオ音響ス
ペクトル値が集められる個々のスケールファクター帯域
28は、図式的に図2aに示されている。図2aでは、それら
の帯域がはっきりと幅が等しく示されているが、実際は
その幅は聴覚の音響心理の特性の故に等しくはない。
図2aの２番目の線は、符号化ステレオ音響スペクトル
値spを含んでいて、それはIS周波数限界32の下では０で
ない。すなわちIS周波数限界より上の右チャンネルのス
テレオ音響スペクトル値は、すでに（nsp＝０スペクト
ル）と述べたごとく０（０ パート）nspにセットされ
る。
図2aの３番目の線は、右チャンネルに対し補助情報34
の部分を含んでいる。最初に示された情報34の部分は、
IS周波数限界32の下の範囲に対しスケールファクターsk
fを含んでおり、周波数限界より上の範囲に対し方向情
報rinfo36を含んでいる。この方向情報は、インテンシ
ティステレオ処理中のIS符号化周波数範囲のおおまかな
局部的分析を行うのに使われる。従って方向情報rinfo3
6は、インテンシティの位置（is_pos）にも関係して、
スケールファクターの代わりに右チャンネルに送られ
る。再び述べなければならないことは、スケールファク
ター34がスケールファクター帯域28に対応して、IS周波
数限界の下の右チャンネルの中に依然として存在してい
ることである。インテンシティの位置36は、それぞれの
スケールファクター帯域28中の信号源を感知したステレ
オ想像位置（右から左への比率）を示している。IS周波
数限界上のそれぞれの帯域28で、透過ステレオ音響スペ
クトル値の解号された値は、左チャンネルに対してはス
ケールファクターkLとして、右チャンネルに対してはス
ケールファクターkRとして、MPEGレイヤー３処理によっ
てスケール化される。
kL＝is_ratio/（１＋is_ratio） （１） および kR＝1/（１＋is_ratio） （２） is_rationの式は次の通り is_ratio＝tan（is_pos・π/12） （３） is_posの値は３ビットに定量化し、０から６までの値
が妥当な位置を示す値である。右と左のチャンネルは、
次の２個の式のＩ信号（Ｉ＝Li＋Ri）から導かれる。
Ri＝Ｉ・is_ratio/（１＋is_ratio）＝Ｉ・kL （４） Li＝Ｉ・1/（１＋is_ratio）＝Ｉ・kR （５） RiとLiはステレオ符号化インテンシティのステレオ音
響スペクトル値である。ここで述べなければならないの
は、左チャンネルでゼロスペクトルがIS周波数限度32の
上に見られるよりは組合せスペクトルＩ＝Li＋Riであ
り、左チャンネルのための方向情報is_posよりは普通の
スケールファクターが存在するが、左チャンネルのフォ
ーマットは、図2aに示される右チャンネルのフォーマッ
トに類似している。右チャンネルにおけるゼロでない定
量化総スペクトル値からゼロ値への移行は、無条件にMP
EGレイヤー３スタンダード内のデコーダーに対しIS周波
数限界を示している。
透過チャンネルＬはこのようにしてエンコーダーの中
で左と右のチャンネルの合計値として計算され、移行方
向情報は次の式によって明らかにされる。
nint［ｘ］関数は「次の全数」関数を表し、ELとERは
それぞれ左と右のチャンネルのスケールファクター帯域
におけるエネルギーである。このエンコーダーとデコー
ダーの公式は左と右のチャンネルにおけるおおよその復
元を与える。
予測の使用はNBCエンコーダーによる符号化と解号で
すでに公知である。特に第２の指示すなわち後向き適応
予測が使用される。エンコーダーとデコーダーの中の予
測器には同じ入力信号が入るので、「後向き適応」と
は、予測器係数は送られる必要がないということを意味
する。従ってデコーダーの中の予測手段は、予測係数そ
れ自体を引き出すことができる。
予測器の作動モードは、基本的には先行入力値に基づ
く最新信号の評価値を供給することである。比較的狭い
スペクトルを持った信号である階調信号や、本来のスペ
クトルと評価値の間の相違である予測器エラー信号は、
本来のスペクトルよりも著しく小さく、そのため予測エ
ラー信号はより少ないビットで符号化でき、それによっ
てより本質的なデータ圧縮をする。それゆえこの量子化
した予測エラー信号だけが送られる。デコーダーの予測
器は、それから本来の信号を引き出すことができる。
予測器の入力信号が、聴衆の拍手の様な音響信号を持
つ階調でないとき、予測エラー信号は本来の信号よりも
より強くなる。そのとき予測はビットロスをつくる。す
なわち符号化されるべきデータの量が増える。このため
に予測がスケールファクター帯域幅を入り切りする。方
向情報のインテンシティの様に、予測がスケールファク
ター帯域の中で使われているか使われてないかについて
の情報は、補助情報として送られる。
もしもインテンシティステレオ符号化や予測が、ステ
レオ音響スペクトル値の符号化に同時に使われると、次
の様な問題が起こる。
インテンシティステレオ計算が予測の前に起こるので
ある。両方のチャンネルと予測エラー信号からの方向情
報のインテンシティへの連結エネルギー包絡線をつくる
ことを探知しないから、この続発は避けられない。既に
述べたごとく、ステレオ音響スペクトル値30を含む右チ
ャンネルは、図2a、2bに示すごとくIS符号化でゼロにセ
ットされる。これらのゼロ値は、右チャンネルに対する
予測器の入力値である。
予測器は、少なくとも１個の先行入力値から評価値を
計算しなければならないから、インテンシティステレオ
周波数限度32の下のスケールファクター帯域28からその
限度の上の帯域へ、その行程が切り換わるときに起こる
ことは、それはいつも同じというわけでなく、音響信号
に応じて連続的に決められなければならないわけだが、
IS周波数限度上の右チャンネルのステレオ音響スペクト
ル値30は急にゼロになることである。しかしながらその
予測器は、ある時間ゼロでない評価を依然として送り、
それゆえ符号化されるべきエラー信号はゼロでない。そ
の結果ゼロでない音響スペクトル値は、右チャンネル12
の中のIS周波数限度上を送られ、実際のインテンシティ
ステレオ処理のための条件の消去となる。
予測とIS処理の同時使用は符号化されるデータの更な
る圧縮に役立つが、予測とインテンシティステレオ符号
化を同時に使う音響信号の符号化と解号には前記のよう
な難しさがあるため、この２個の行程は今まで一緒には
使われなかった。問題なく予測をできるようにするため
に、もしもインテンシティステレオ処理が全く使われな
いと、データ圧縮のためのインテンシティステレオ符号
化の上記利点は生かされない。ほかの可能性は、予測器
によるインテンシティステレオ周波数限度の下のステレ
オ音響スペクトル値だけを圧縮し、インテンシティステ
レオ処理によって例外的にIS周波数限度32上のステレオ
音響スペクトル値を符号化することである。インテンシ
ティステレオ周波数限度上の左チャンネル中のステレオ
音響スペクトル値30の予測は、符号化されるべきデータ
の追加的圧縮を行う。
この発明の問題は、ステレオ音響スペクトル値を符号
化する方法と、符号化されたステレオ音響スペクトル値
を解号する方法と、ステレオ音響スペクトル値を符号化
する装置または符号化されたステレオ音響スペクトル値
を解号する装置を提供して、増大したデータの圧縮を可
能にするものである。
この問題は、請求項１に記載されたステレオ音響スペ
クトル値の符号化の方法や、請求項10に記載されたイン
テンシティステレオ処理に部分的に符号化されているス
テレオ音響スペクトル値の解号の方法や予測による部分
的な方法や、請求項13に記載されたステレオ音響スペク
トル値を符号化するための装置や、請求項15に記載され
たインテンシティステレオ処理に部分的に符号化された
予測によって部分的に符号化されたステレオ音響スペク
トル値を解号する装置によって解決される。
この発明は、増大したデータの圧縮は、予測とステレ
オ音響スペクトル値のインテンシティステレオ符号化を
結合して使用することによって可能であるという発見に
基づいている。この目的の為に、もしもステレオ音響ス
ペクトル値に対するインテンシティステレオ符号化が対
応するスケールファクター帯域の中で活性化されたら、
この発明の更なる発展において、予測が右チャンネルに
対して不活性化されなければならない。ステレオ音響ス
ペクトル値がインテンシティステレオ符号化によって符
号化されない場合に正しい予測値が送信される様により
ふさわしい適用をするため、インテンシティステレオ符
号化されたステレオ音響スペクトル値を持つゼロスペク
トルを持った右チャンネルの予測器は、同様に右チャン
ネルに対するインテンシティステレオ解号されたステレ
オ音響スペクトル値を供給されなければならない。これ
が行われないと、予測器は調整の悪い状態になり、その
結果IS符号化が切断されたとき、予測の低下によってデ
ータの圧縮が一時著しく損失をこうむる。
右チャンネルに対しては、インテンシティステレオ処
理による符号化により、右チャンネルの予測器は、同様
にある程度作動し続けなければならない。すなわちそれ
は右チャンネルの符号化されないステレオ音響スペクト
ル値を供給されるのである。しかしながら、インテンシ
ティステレオ周波数限度の上のスケールファクター帯域
のためのステレオ音響スペクトル値はゼロに設定される
べきというインテンシティステレオ条件を満足させるた
めに、右チャンネルの予測結果は、ステレオ音響スペク
トル値を符号化用に考慮されてはならない。
従って予測の更なる適用は常に可能でなければならな
い。すなわちある平均周波数を持ったIS符号化スケール
ファクター帯域が、実質的に同じ平均周波数を持った非
IS符号化スケールファクター帯域と互い違いに起こると
きに、予測係数の最新化が可能でなければならない。た
とえばこれは、もしもIS周波数限度が１個のブロックか
ら次のブロックに変わるときか、またはもしもIS周波数
限度上のスケールファクター帯域が１個のブロックの中
でIS符号化され、次のブロック中で図2bに示されるごと
くIS解号されるときである。
予測は、高度非階調信号の場合に非活性化スケールフ
ァクター帯域幅になりうるということは既に述べられて
いる。しかし例えばもしも聴衆の喝采があると、そのス
ケールファクター帯域の中の信号は再び階調になり、し
たがって予測は、そのときに符号化されるべきブロック
の中で再活性化されなければならない。ここでまた予測
は、活性化のすぐ後でも高度データ圧縮に対し予測エラ
ー信号がほとんどないような、更なる順応が出来なけれ
ばならない。従ってこの順応においては、予測の「活性
化」、「非活性化」、または「接続」と「断続」の用語
は、予測器が入力値を供給されつづけて、予測がその予
測係数を最新化するのを可能にさせるが、予測の結果は
符号化された信号の中では考慮されないという感覚で使
われる。
ここで、この発明のいくつかの好ましい実施例を、添
付図に照らして詳細に説明する。
図１は、従来技術のインテンシティステレオ符号化の
ための理論回路図である。
図2aは、MPEGレイヤー３スタンダードの右チャンネル
に対するインテンシティステレオ符号化があるときのデ
ータのフォーマットである。
図2bは、MPEG−NBC処理の右チャンネルに対するイン
テンシティステレオ符号化があるときのデータのフォー
マットである。
図3aは、左チャンネルに対する予測器の第１実施例で
ある。
図3bは、左チャンネルに対する予測器の第２実施例で
ある。
図４は、右チャンネルに対する予測器である。
図５は、符号化されたステレオ音響スペクトル値を解
号する予測器である。
図６は、符号化されたステレオ音響スペクトル値を解
号するためのデコーダーを示すブロック回路図である。
図2bは、MPEG2−NBC処理を使ったインテンシティステ
レオ符号化による右チャンネルＲのデータフォーマット
を示す。図2aまたはMPEGレイヤー３処理との違いは、現
在のMPEG2−NBC処理の利用者が、IS周波数限度32の上で
も、それぞれの区域すなわち少なくとも１個のスケール
ファクター帯域に対し、ステレオ音響スペクトル値のス
テレオ符号化のインテンシティを選択的に接続したり接
続を切ったりできる柔軟性を持っていることである。従
ってNBC処理では、IS周波数限度の上でもIS符号化は接
続を切ったり再度接続したりできるから、IS周波数限度
はMPEGレイヤー３に比べて実際には本当の周波数限度で
はない。これはレイヤー３では不可能であった。すなわ
ちIS符号化が１個の区域にあると、IS周波数限度上のス
テレオ音響スペクトル値がスペクトル範囲の最上位に正
しく符号化されることが必須であった。新しいNBC処理
では、IS限度上の全てのスペクトル範囲に対してIS符号
化を活性化させる必要はない。すなわち信号が伝えられ
たらIS符号化の接続が切られるようになるからである。
それゆえIS符号化されたスケールファクター帯域は、符
号化されないスケールファクター帯域と互い違いにな
る。
右チャンネルのIS符号化によって１個の区域に送られ
るスケールファクターは、従来技術の様に方向情報のイ
ンテンシティ36を形成し、それらの値はまた特異なハフ
マン符号化を受ける。すでに述べたごとく、右チャンネ
ルすなわちIS周波数限度32上のスケールファクター帯域
には、ステレオ音響スペクトル値よりもゼロスペクトル
がある。左チャンネルは、IS符号化区域の中に左と右の
チャンネルへの全信号を含む。しかしながらこの全信号
は、それぞれのスケールファクター帯域のエネルギー
が、IS解号の後左チャンネルのエネルギーに等しくなる
様に標準化される。IS符号化がデコーダーの中で使われ
た場合、左チャンネルはそれゆえに不変のまま取り上げ
られ、合計すなわち差異をつくることによって明確に決
められる必要がない。右チャンネルに対するステレオ音
響スペクトル値は、右チャンネルの補助情報の中にある
インテンシティ方向情報is posを使って、左チャンネ
ルのステレオ音響スペクトル値から引き出すことができ
る。
図3aは、予測器40の第１実施例を示すダイアグラム
で、その予測器は左ステレオチャンネルＬのステレオ音
響スペクトル値が供給可能な入力42を持っている。予測
器40の出力44で、送られるべき予測エラー信号はビット
ストリームに書きこまれ、それは符号化されたステレオ
音響スペクトル値とそれらすなわちスケールファクター
帯域幅上の補助情報の両方を含む。予測エラー信号を量
子化する量子化器46の入力と予測器40の入力42との間に
は、第１の合計装置48があり、それは予測器40の入力42
で入ったステレオ音響スペクトル値と予測器50（予測エ
ラー信号）の出力値間の差を形成する。その名前から類
推して、量子器46はステレオ音響スペクトル値を量子化
し、ビットストリームに量子化した値を書きこむ。その
名前に反して、それはまた同時に量子化を実行し、再量
子化されたステレオ音響スペクトル値が第２の出力47を
経て出力される。
予測器50の入力は、第２の合計装置52によってつくら
れた入力値を受け取る。
この第２の装置は、量子化器46の出力47で再び量子化
された形で存在する予測エラー信号を、予測器50の出力
値に加える。この予測エラー信号と予測評価の合計は、
従って予測器50の入力値であり、それは次には将来の値
を評価するため、それへの入力値として使われる。
予測器40には、第１スイッチ54と第２スイッチ56がさ
らに備わっている。すでに従来技術の中で述べたごと
く、あるスケールファクター帯域に対して予測をしない
ことは、それらが非階調音響データを含んでないから都
合の良いことである。それにもかかわらず、もしも予測
がそれらの非階調スケールファクター帯域でつくられれ
ば、それはビットロスすなわちその圧縮の代わりに符号
化されるデータの量の増加となる。左チャンネルＬに対
する予測は、スイッチ54と56によって切られる。図3aで
は、スイッチ54と56は、左チャンネルのためにつくられ
ているとの予測で描かれている。
注意しなければならないことは、スイッチは一緒に切
り替えられなければならないということである。従って
１個のスイッチを入れて他をそのままにしておくという
ことはないわけである。もしもスイッチ54、56が、図3a
に示す様にPON（PEIN）の位置からPOFF（PAUS）の位置
に移動すると、第１の合計装置はバイパスされ、それに
よってステレオ音響スペクトル値は予測されてないで量
子器46に行き、そこから符号化されたビットストリーム
に記入される。
もしもスイッチ54がPOFFの位置にあると、これは予測
が作られていないという意味であるが、ステレオ音響ス
ペクトル値は直接予測器を通り越して、予測列と対照し
て予測エラー信号としてでなく実際の値として第２合計
装置52に現れ、予測器Ｐがステレオ音響スペクトル値に
順応できる様に予測器Ｐに送られる。スイッチ54がPOFF
の位置にあるときに、もしもスイッチ56がPON位置にあ
ると、合計装置52にある実際の予測信号は、スイッチ56
を経て他の予測信号に加えられ、その結果予測器P50
は、入力信号として２回予測信号を受け、その予測係数
の間違った対応をすることになる。
図3bは、左チャンネルＬに対する予測器の第２実施例
で、それは第１実施例に似ているがスイッチ54、56の代
わりにひとつだけのスイッチ57がある。
もしもスイッチ57がPON位置にあると、予測は上記に
記したようになり、その結果はデータの符号化に使われ
る。しかしながらもしもスイッチ57がPOFFの位置にある
と、図3bの予測器は、不活性化される。すなわち予測が
予測係数に順応するようにされても、予測の結果はデー
タを符号化することには考慮されない。
図４には、入力62を経てステレオ音響スペクトル値が
送られる右チャンネルＲのための予測器60と、インテン
シティステレオデコーダー（IS-1）64の両方がある。図
４にあるほかの成分は、図3aのほかの成分と同じで、同
じように作動する。図3bの第２実施例も、また左チャン
ネルに対する予測器として使われるということは、当業
者にとっては明白なことである。しかしながら左チャン
ネルの予測器40と違って、右チャンネルの予測器60は、
第３スイッチ66を持っていて、その作動と使用は次の通
りである。
既に述べたごとく右チャンネルの単一予測は、インテ
ンシティステレオ符号化されたステレオ音響スペクトル
値を持つゼロでないエラー信号をつくる。もしもそのエ
ラー信号が右チャンネルのビットストリームに書きこま
れると、右チャンネルのステレオ音響スペクトル値がイ
ンテンシティステレオ周波数限度上のスケールファクタ
ー帯域でゼロに設定されるから、基本的インテンシティ
ステレオ条件は破棄される。しかし非活性化の間に予測
器が正しく右チャンネル中の実際の値に順応できるため
には、ステレオ音響スペクトル値はそれでもそこに供給
されなければならない。しかし、それらはインテンシテ
ィステレオ処理によって符号化されるので、それらはIS
デコーダー64で解号され、予測手段60の予測器50に送ら
れなければならない。従ってISデコーダー64は、入力で
左チャンネルのIS符号化ステレオ音響スペクトル値と、
右チャンネルの補助情報に送られた方向情報のインテン
シティを受け取る。
図４には、ステレオ音響スペクトル値のインテンシテ
ィステレオ符号化が行われようとしている状態のスイッ
チ54、56、66が記されている。既に述べた通り、予測は
この状態では切られなければならず、それ故にスイッチ
54と56はPOFFとPONになる。符号化されてないスケール
ファクター帯域は、解号されたデータの量を減らすた
め、左右の両チャンネル中の予測にさらされる。その場
合スイッチ54、56、66は、それぞれPON＋ISOFF（I
SAUS）とISOFFの位置に移動する。この発明の好ましい
実施例においては、予測器は実際の左または右のチャン
ネルだけを認識する。従って潜在的MS符号化は量子化器
Q46の中ですなわち予測後に行われる。
第３のスイッチ66は、再び量子器46の出力47に接続
し、その結果量子器の出力44に現れるビットストリーム
に書かれた予測エラー信号は、再びそのスイッチを流れ
る。インテンシティステレオデコーダー64は、この場合
にはインテンシティステレオ符号化したデータがないか
ら活性化してない。
図５は、再予測器70の理論的構造を示し、それは左チ
ャンネルに対する予測器40と右チャンネルに対する予測
器60に似た構造を持っている。最初に解号されるべきス
テレオ音響スペクトル値は非量子化器Q-172に通じ、量
子化器46に導かれた量子化を取り消す。まだ予測すなわ
ち予測エラー信号を持っている非量子化されたステレオ
音響スペクトル値は、それから再予測器70の入力へ通じ
る。
第１合計装置48と実際の予測器50は同じ資料を持って
いる先に記述した装置と同一である。予測器P50の出力
値である再量子化予測エラー信号と予測評価は、合計装
置48でつくられる。もしも第４スイッチ78が図５に示さ
れるPONの位置にあり、処理されようとするデータが予
測にさらされようとすることを示すと、この合計は予測
器P50の次の入力信号として使われ、再予測器70の出力7
6で再予測信号として出力される。このスイッチ78は予
測器P50は、いかなる予測の非活性化にもかかわらず、
いつでもその予測係数に順応することを保証する。
ステレオ音響スペクトル値の補助情報から処理されよ
うとするデータが予測にさらされてないということが確
認されると、第４スイッチ78はPOFFに移動し、予測器Ｐ
の出力はもはや合計装置48にはつながらない。先に記さ
れた位置とは対称に、量子器は次に、予測エラー信号で
なく接続された予測によって実際のステレオ音響スペク
トル値を量子化する。第１合計装置48から分離した予測
器P50の出力すなわち非活性化された予測器Ｐによっ
て、符号化されてないステレオ音響スペクトル値は再予
測器76の出力に現れる。それらは時間分離の音響信号を
得るため、従来技術で知られた方法で時間領域に変えら
れる。
ここで注意しなければならないことは、図５と６の予
測器P50は、図３と４に示された予測器P50と同じであ
る。エンコーダーとデコーダーの中の符合する予測器50
はそれらの入力値と同じ値を正しく受け取るという事実
によって、それぞれの予測器が後向き適応の原理に一致
してそれ自身でそれらを計算できるから、使われた予測
器係数を移す必要はない。「第２オーダー後向き適応」
とは、２個の先行値がつくられた予測のために使われ、
新しい評価をするために従来技術で知られた方法で計算
されたすなわち順応した予測係数によって、操作される
ということである。
図６は、部分的にインテンシティステレオ処理の中
と、部分的に予測によって符号化されたステレオ音響ス
ペクトル値を解号する装置の好ましい実施例である。左
Ｌと右Ｒチャンネルの中で符号化された値は、それぞれ
の非量子化器72に送られる。例えばＭ−Ｓ符号化された
２個のチャンネルの非量子化値は、Ｍ−Ｓデコーダー80
で解号される。この発明を実行するために、ステレオ音
響スペクトル値がインテンシティステレオ符号化されて
ない範囲の中央処理によって符号化されることは必須で
ないことは、当業者にとっては明らかなことであろう。
しかしながらこれはデータの量を少なくするには有利な
ことである。
この発明の好ましい実施例において、このように符号
化されたステレオ音響スペクトル値は、１以上のスケー
ルファクター帯域中の左チャンネルＬで予測符号化を持
っている。その場合には左チャンネルＬの第４スイッチ
78は図６のPOFF位置にある。符号化されてない形のステ
レオ音響スペクトル値は、左チャンネルＬの第４スイッ
チ78の後ろにある。ふさわしい周波数領域／時間領域変
換器82によって、それらは時間分離の音響信号にかえら
れる。
最初に記したごとく、この発明の実施例は、左チャン
ネルのステレオ音響スペクトル値が左右のチャンネルの
合計値を含んだインテンシティステレオ符号化を使用し
ている。この発明の好ましい実施例では、それらのエネ
ルギーが左チャンネルのエネルギーに相当する様に標準
化されていて、そのためデコーダー中での復元の必要性
を事前に除去している。しかしながら別のインテンシテ
ィステレオ処理が使われて、左チャンネルでの全信号の
標準化が実行されず、そのためそのエネルギーは本来の
左チャンネルのエネルギーに相当する。この場合には左
チャンネルＬ中の第４スイッチ78の後ろにあるステレオ
音響スペクトル値は、右チャンネルの補助情報の近くに
含まれるインテンシティステレオ解号にさらされなけれ
ばならず、そこでは方向情報のインテンシティは既に記
した様に存在している。
必要であればＭ−Ｓ解号されている右チャンネルＲ中
のステレオ音響スペクトル値は、ISOFFの位置にある第
５スイッチ84と会い、そこでそれらの値は再予測器70に
よって再予測され、PON位置にある第４スイッチ78を通
して周波数領域／時間領域変換器82に送られ、右チャン
ネルに対する時間分離のステレオ音響信号ｒ（ｔ）をつ
くる。
もしもインテンシティステレオ符号化がスケールファ
クター帯域の中に存在したら、２個の符号化処理は同時
には使えないからその帯域に対してMS解号は行われな
い、ということは当業者にとっては明白なことである。
IS符号化されたステレオ音響スペクトル値を変えないで
通過させることによって、MSデコーダーは２個のチャン
ネルの補助情報に反応する。
すでに述べたごとく、右チャンネルＲにはIS符号化さ
れたステレオ音響スペクトル値はない。右チャンネルＲ
は、補助情報として方向情報のインテンシティ情報is_p
osを持っているだけである。
IS符号化されたステレオ音響スペクトル値を解号する
ために、左チャンネルＬに存在する値は、右チャンネル
の補助情報にアクセスするISデコーダー64の中のIS解号
にさらされる。
この様にIS解号された右チャンネルの値は、ISONの位
置にある第５スイッチ84を通り越して右チャンネルＲの
再予測器70に行く。しかしながらそのチャンネルは本質
的にゼロスペクトルを持っているので、IS符号化が存在
するときは、右チャンネルに対するデータは予測にさら
されないから、チャンネルＲ中の第４スイッチ78はISON
の位置にあり、そのため予測器P50とチャンネルＲ中の
第１合計装置をバイパスする。ISデコーダー64で解号さ
れる右チャンバＲのためのステレオ音響スペクトル値は
予測ができないので、それらは変えられないでスイッチ
84を通って周波数領域／時間領域変換器82の右チャンネ
ルＲに送られる。スイッチ78を通る予測器Ｐの出力は、
不活性化されているので時間分離の解号された音響信号
ｒ（ｔ）を与えるため、その変換器は好ましい実施例で
は、逆のフィルターバンクになる。
図１に示したMPEGレイヤー２スタンダードと異なり、
そこでは方向情報のインテンシティによってでなく、左
右チャンネルの２個の別々のスケールファクターによっ
て方向情報のインテンシティが送られ、すでに何回も述
べている通り、NBC符号化または解号は下記の理由から
方向情報のインテンシティis_posの移送を要求する。
左チャンネルがゼロを送るだけだと、その装置はスケ
ール情報を無関係なものとみなす。しかしこれが常に予
測に当てはまるわけではない。すなわち予測の結果、予
測器の出力の予測エラー信号は必ずしもゼロではないか
らである。スケールファクターはそのときには増加しな
ければならず、予測によって量子化される１以上のスケ
ールファクター帯域内のスペクトル値がゼロとみられる
ことが起こる。そのときはNBC処理のシンタックスは、
その場合に移送されるべきスケールファクターを供給し
ない。そのときにはIS符号化されたステレオ音響スペク
トル値に対する方向はなく、それらの値に対するステレ
オイメージの完全な破壊となる。
２個のスケールファクターの代わりに方向情報のイン
テンシティを使うと、符号化されたデータの量をさらに
減らすため、その情報の完全な符号化の代わりに特異な
符号化を許すことになる。IS符号化されてない範囲のス
ケールファクターで、一番はじめに現れる値すなわち初
期値は、８ビットに量子化された大きさである。IS符号
化されたステレオ音響スペクトル値では第１の値すなわ
ち初期値はゼロである。ISスケールファクターと「普通
の」スケールファクターは、交互に符号化されたビット
ストリームにあらわれる。従って２個の状態の機械すな
わち特殊PCMエンコーダーが、符号化に必要とされる。
それぞれの場合、次の式７と８から次の値を計算する
ために、それらは２個の係数の最後の値に注目する。
dscf（ｎ）＝scf（ｎ）−scf（ｎ−１） （７） dint_pos＝int_pos（ｎ）−int_pos（ｎ−１）（８） scf（ｎ）は、現在考えられているスケールファクタ
ー帯域のスケールファクターをあらわし、scf（ｎ−
１）は、前の帯域のスケールファクターを表す。それゆ
えdscf（ｎ）は、符号化されるべき前記大きさにおける
差である。
同様にdint_posは、考慮されたスケールファクター帯
域ｎの方向情報のインテンシティis_posに対する最も近
い全数と、最後のスケールファクター帯域ｎ−１のis_p
osとの間の差である。
デコーダーに対するIS方向情報は、同様な方法で計算
される。デコーダーに対する式７と８は次の通りであ
る。
scf（ｎ）＝dscf（ｎ）＋scf（ｎ−１） （９） int_pos＝dint_pos（ｎ）＋int_pos（ｎ−１）（10） ２個の特異PCMデコーダーを使ったデコーダーは、前
のスケールファクター帯域の値をデコーダーの中のそれ
ぞれ実際の差に加えることによって、スケールファクタ
ー値と現在考慮されているスケールファクター帯域の方
向情報のインテンシティを計算する。
フロントページの続き (73)特許権者 999999999 ルーセント テクノロジーズ，ベル ラ ボラトリィーズ アメリカ合衆国 07974―0636 ニュー ジャージー，マーレイ ヒル マウンテ ン アベニュー 600 (72)発明者 グバー，ウヴェ ドイツ国デー―91054 エルランゲン シュレイフミュールシュトラーセ ４ (72)発明者 ディーツ，マルティン ドイツ国 デー―90408 ニュルンベル ク クレインレウサー ヴェーグ 47 (72)発明者 ブランデンバーグ，カールヘインツ ドイツ国 デー―91054 エルランゲン ハークシュトラーセ 22 (72)発明者 ゲルヘウザー，ヘインツ ドイツ国 デー―91344 ヴァイシェン フェルド サウゲンドルフ 17 (72)発明者 ヘル，ユルゲン ドイツ国 デー―91054 ビュッケンホ フ アム エイフガルテン 11 (72)発明者 クァッケンブッシュ，シュイラー アメリカ合衆国 07090 ニュージャー ジー ウェストフィールド タマケス ウェイ 744 (56)参考文献 特開 平３−24834（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−291669（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−221717（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−316588（ＪＰ，Ａ) ポイント図解式最新ＭＰＥＧ教科書, 株式会社アスキー，1994年 ８月 １ 日，167−188 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G10L 19/02

Claims (16)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】スケールファクター帯域（28）中のスケー
    ルファクター（34）が付帯されたステレオ音響スペクト
    ル値をグルーピングし 一方のチャンネル（Ｌ）にはインテンシティステレオ符
    号化されたステレオ音響スペクトル値を持たしめ、他方
    のチャンネル（Ｒ）には値が実質的にゼロであるステレ
    オ音響スペクトル値を持たしめるべく、少なくとも１個
    のスケールファクター帯域（28）中のステレオ音響スペ
    クトル値をインテンシティステレオ符号化し、 スケールファクター帯域（28）中のステレオ音響スペク
    トル値がインテンシティステレオ符号化されている場合
    には、 スケールファクター帯域（28）中の一方のチャンネル
    （Ｌ）のインテンシティステレオ符号化されたステレオ
    音響スペクトル値をインテンシティステレオ解号（64）
    して、 他方のチャンネル（Ｒ）についてのインテンシティステ
    レオ解号されたステレオ音響スペクトル値を得て、 スケールファクター帯域（28）中の他方のチャンネル
    （Ｒ）のインテンシティステレオ解号されたステレオ音
    響スペクトル値により第１の予測（60）を行い、 他方のチャンネル（Ｒ）のステレオ音響スペクトル値が
    符号化されるときには第１の予測（60）が考慮されず、 スケールファクター帯域（28）中のステレオ音響スペク
    トル値がインテンシティステレオ符号化されていない場
    合には、 スケールファクター帯域（28）中の他方のチャンネル
    （Ｒ）のステレオ音響スペクトル値により第１の予測
    （60）を行い、 他方のチャンネル（Ｒ）中の符号化されたステレオ音響
    スペクトル値を得る ことを特徴とする符号化されたステレオ音響スペクトル
    値を得るための、ステレオ音響スペクトル値符号化方
    法。
  2. 【請求項２】さらに現存するインテンシティステレオ符
    号化とは独立にステレオ音響スペクトル値の第２の予測
    （40）を行って、一方のチャンネル（Ｌ）の符号化した
    ステレオ音響スペクトル値を形成する ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】第１と第２の予測（60、40）が二次後向き
    適応予測である ことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
  4. 【請求項４】第１と第２の予測（60、40）の結果が量子
    化（46）されて符号化されたビットストリームに書き込
    まれる ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の方
    法。
  5. 【請求項５】各スケールファクター帯域（28）について
    の非音色ステレオ音響スペクトル値の第１と第２の予測
    （60、40）の結果が、選択的に考慮されるかまたは考慮
    されない ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の方
    法。
  6. 【請求項６】スケールファクター帯域（28）中のインテ
    ンシティステレオ処理によるステレオ音響スペクトル値
    の符号化が、その帯域28についてのインテンシティ方向
    情報（36）の形成を含む ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の方
    法。
  7. 【請求項７】スケールファクター帯域（28）についての
    インテンシティ方向情報が、スタート値から始まって微
    分符号化される ことを特徴とする請求項６に記載の方法。
  8. 【請求項８】インテンシティステレオ符号化されてない
    スケールファクター帯域（28）中のステレオ音響スペク
    トル値がMS処理によって符号化され、それらの帯域（2
    8）に付帯する各チャンネル（Ｌ、Ｒ）のスケールファ
    クターがスタート値から始まって微分符号化される ことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の方
    法。
  9. 【請求項９】第１または第２の予測（60、40）が先行入
    力値から現行推定値を生成し、 その推定値から各現行の実際値が差し引かれて予測エラ
    ー信号を生成し、該信号が現行の実際値の代わりにビッ
    トストリーム中に符号化される ことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の方
    法。
  10. 【請求項１０】一部はインテンシティステレオ処理によ
    り一部は第１および第２の予測（60、40）により符号化
    されて、かつ補助情報（34）を有したステレオ音響スペ
    クトル値を解号する方法であって、 補助情報（34）に基づいて各帯域（28）についてスケー
    ルファクター帯域（28）中でグルーピングされたステレ
    オ音響スペクトル値のインテンシティステレオ符号化ま
    たは第１の予測（60）または第２の予測（40）の存在を
    確認し、 第２の予測により符号化されたステレオ音響スペクトル
    値を用いて、チャンネル（Ｌ）中において、第２の予測
    （40）に応じて予測（70）を行って、第２の予測を消去
    し、 スケールファクター帯域（28）中にインテンシティステ
    レオ符号化が存在する場合には、 一方のチャンネル（Ｌ）のインテンシティステレオ符号
    化されたステレオ音響スペクトル値のインテンシティス
    テレオ解号（64）を実施して、他方のチャンネル（Ｒ）
    についてインテンシティステレオ解号されたステレオ音
    響スペクトル値を形成し、 他方のチャンネル（Ｒ）のインテンシティステレオ解号
    されたステレオ音響スペクトル値を用いて、第１の予測
    （60）に応じて予測（70）を行って、 他方のチャンネル（Ｒ）の解号されたステレオ音響スペ
    クトル値については、この予測（70）の結果を考慮に入
    れず、 スケールファクター帯域（28）中にインテンシティステ
    レオ符号化が存在しない場合には、 他方のチャンネル（Ｒ）中において第１の予測（60）に
    応じて予測（70）を行って、 他方のチャンネル（Ｒ）の解号されたステレオ音響スペ
    クトル値を形成する ことを特徴とするステレオ音響スペクトル値の解号方
    法。
  11. 【請求項１１】第２の予測（40）に応じて予測（70）が
    行われても、 一方のチャンネル（Ｌ）について帯域（28）中のステレ
    オ音響スペクトル値の予測がないということをスケール
    ファクター帯域（28）の補助情報34が示す場合には、そ
    の結果は考慮されない ことを特徴とする請求項10に記載の方法。
  12. 【請求項１２】第１の予測（60）に応じた予測（70）が
    なされても、他方のチャンネル（Ｒ）について帯域（2
    8）中のステレオ音響スペクトル値の予測はないという
    ことをスケールファクター帯域（28）の補助情報が示す
    場合には、その結果は考慮されない ことを特徴とする請求項10または11に記載の方法。
  13. 【請求項１３】スケールファクター（34）が付帯するス
    ケールファクター帯域（28）中のステレオ音響スペクト
    ル値をグルーピングする手段と 一方のチャンネル（Ｌ）がインテンシティステレオ符号
    化されたステレオ音響スペクトル値を持ち、他方のチャ
    ンネル（Ｒ）が実質的にゼロであるステレオ音響スペク
    トル値を持つように、少なくとも１個のスケールファク
    ター帯域中においてステレオ音響スペクトル値をインテ
    ンシティステレオ符号化する手段と、 スケールファクター帯域（28）中のインテンシティステ
    レオ符号化されたステレオ音響スペクトル値を解号する
    インテンシティステレオデコーダー（64）と、 第１〜３のスイッチ手段（54、56、66）を有した他方の
    チャンネル（Ｒ）中の第１の予測器（60）と、を含んで
    なり、 インテンシティステレオ符号化されたステレオ音響スペ
    クトル値が存在する場合には第１〜３のスイッチ手段
    （54、56、66）は第１の状態（ISON）にあるとともに、
    インテンシティステレオ符号化されたステレオ音響スペ
    クトル値が存在しない場合には第２の状態（ISOFF）に
    あり、 第１〜３のスイッチ手段（54、56、66）が第１の状態
    （ISON）にあるときには、インテンシティステレオデコ
    ーダー（64）により解号された他方のチャンネル（Ｒ）
    のステレオ音響スペクトル値を用いて第１の予測器（6
    0）が第１の予測をなし、 この際第１のスイッチ手段（54）の状態の故に、符号化
    されたステレオ音響スペクトル値については該予測の結
    果は考慮に入れず、 第１〜３のスイッチ手段（54、56、66）が第２の状態
    （ISOFF）にあるときには、予測器（60）はスケールフ
    ァクター帯域（28）中のステレオ音響スペクトル値の第
    １の予測をなして、他方のチャンネル（Ｒ）の符号化さ
    れたステレオ音響スペクトル値を得る ことを特徴とするステレオ音響スペクトル値の符号化装
    置。
  14. 【請求項１４】さらにインテンシティステレオ符号化の
    存在とは独立に、スケールファクター帯域中のステレオ
    音響スペクトル値の第２予測をして、一方のチャンネル
    （Ｌ）の符号化されたステレオ音響スペクトル値を形成
    する第２の予測器（40）を含む ことを特徴とする請求項13に記載の装置。
  15. 【請求項１５】少なくとも一部がインテンシティステレ
    オ処理および第１ならびに第２の予測（60、40）により
    符号化されたかつ補助情報（34）を有したステレオ音響
    スペクトル値を解号する装置であって、 入力端（74）と出力端（76）とを具えた一方のチャンネ
    ル（Ｌ）のための第１のステレオ音響スペクトル値予測
    器（70）と、 入力端（74）と出力端（76）とを具えた他方のチャンネ
    ル（Ｒ）のための第２のステレオ音響スペクトル値予測
    器（70）と、 入出力端を具えたインテンシティステレオデコーダー
    （64）と、 インテンシティステレオ符号化されたステレオ音響スペ
    クトル値が存在する場合にはインテンシティステレオデ
    コーダー（64）の出力端を第２の予測器（70）に接続
    し、それらの値がインテンシティステレオ符号化されて
    ない場合には第２の予測器（70）の入力端を他方のチャ
    ンネル（Ｒ）に接続する他方のチャンネル（Ｒ）中の第
    １の切換え手段（84）と、 ステレオ音響スペクトル値がインテンシティステレオ符
    号化されていない場合には他方のチャンネル（Ｒ）中の
    第２の予測器（70）の出力端（76）を他方のチャンネル
    （Ｒ）の解号されたステレオ音響スペクトル値のための
    出力端に接続し、それらの端がインテンシティステレオ
    符号化されている場合には他方のチャンネル（Ｒ）中の
    第２の予測器（70）の入力端（74）を他方のチャンネル
    （Ｒ）の解号されたステレオ音響スペクトル値のための
    出力端に接続する他方のチャンネル（Ｒ）中の第２の切
    換え手段（78）を含んでなる ことを特徴とするステレオ音響スペクトル値の解号装
    置。
  16. 【請求項１６】一方のチャンネル（Ｌ）中の再予測器
    （70）が、第３の切換え手段（78）と予測器（50）を有
    していて、 該第３の切換え手段（78）が予測器（50）の出力端を第
    １のチャンネル（Ｌ）から分離し、 再予測器（70）による予測結果が考慮されない ことを特徴とする請求項15に記載の装置。
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