JP4322207B2

JP4322207B2 - オーディオ符号化方法

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Publication number: JP4322207B2
Application number: JP2004520974A
Authority: JP
Inventors: イェーブレーバールト，ディルク
Original assignee: Koninklijke Philips NV; Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2002-07-12
Filing date: 2003-06-19
Publication date: 2009-08-26
Anticipated expiration: 2023-06-19
Also published as: RU2005103637A; KR20050019851A; BR0305434A; ES2294300T3; ATE377339T1; AU2003244932A1; US7447629B2; RU2363116C2; EP1523862A1; CN1669359A; DE60317203D1; JP2005533426A; DE60317203T2; EP1523862B1; US20060206323A1; KR100981699B1; US20080243520A1; CN100539742C; WO2004008805A1; BRPI0305434B1

Description

本発明は、マルチチャネルオーディオ信号の符号化に関し、特に、少なくとも第１信号成分、第２信号成分及び第３信号成分を有するマルチチャネルオーディオ信号の符号化に関する。

オーディオ信号のパラメータ表示については、特にオーディオ符号化の分野で、過去数年の間に関心がもたれるようになった。オーディオ信号を表す送信（量子化）パラメータがほんの少しの送信容量のみを必要とし、それらのパラメータは、オリジナルの信号と知覚的に著しく異ならないオーディオ信号をもたらす受信先における復号化を可能にする。

欧州特許出願公開第１１０７２３２号明細書において、左（Ｌ）チャネル信号及び右（Ｒ）チャネル信号を有するステレオ信号に対するパラメータ符号化スキームについて記載されている。その符号化スキームは、Ｌ信号及びＲ信号の１つのみに関する情報と。Ｌ信号とＲ信号の１つに対応する上記情報と共に、他の信号が再生されることができるパラメータ情報とを有するステレオ信号の表示を生成する。

しかしながら、上記の先行技術の参照文献は、３チャネルより多いチャネルを有する効果的な符号化マルチチャネル信号の問題を扱ってはいない。

上記の及び他の問題は少なくとも第１信号成分と第２信号成分と第３信号成分とを有するマルチチャネルオーディオ信号を符号化する方法により解決され、その方法は：
第１符号化信号と第１の符号化パラメータの集合とをもたらす第１パラメータ符号化器により第１信号成分と第２信号成分とを符号化する段階；
第２パラメータ符号化器により第１符号化信号と更なる信号とを符号化する段階であって、第２符号化信号と第２の符号化パラメータの集合とをもたらし、更なる信号は少なくとも第３信号成分からもたらされる、段階；及び
第１の符号化パラメータの集合と第２の符号化パラメータの集合とにより、少なくとも、少なくとも第２符号化信号からもたらされた結果的に得られた符号化信号、によりマルチチャネルオーディオ信号を表わす段階；
を有する。

それ故、複数のパラメータ符号化器をカスケードすることにより、そのようなステレオ符号化器、マルチチャネルオーディオ信号のための効果的な符号化スキームを提供する。カスケードスキームに従って、第１パラメータ符号化段階の出力は、更なる入力信号と共に続く第２復号化段階への入力であって、例えば、他の第２パラメータ符号化段階の出力として供給される。

その結果、本発明に従って、ｎ＞２のオーディオチャネルを有するマルチチャネル信号は、信号チャネルが符号化された信号として符号化されることが可能であり、多くの符号化パラメータビットストリームはパラメータ符号化器に対応し、これにより高い符号化効率が与えられることが可能である。

好ましい実施形態において、マルチチャネルオーディオ信号は第４信号成分を更に有する。方法は、第３の符号化パラメータの集合と更なる信号とをもたらす第３パラメータ符号化器により第３及び第４信号成分を符号化する段階を更に有し、マルチチャネルオーディオ信号を表す段階は、少なくとも第２符号化信号から導き出されて得られた少なくとも符号化信号により、第２の符号化パラメータの集合により、及び第３の符号化パラメータの集合により、マルチチャネルオーディオ信号を表す手順を有する。それ故、第２パラメータ符号化器への更なる入力信号は又、先行する符号化器の出力である。

用語、パラメータ符号化器は、復号化器が２つの復号化オーディオチャネルに符号化オーディオチャネルを復号化することを可能にする符号化パラメータの集合とオーディオチャネルが符号化された信号をもたらす少なくとも２つのオーディオチャネルとを符号化するための符号化器をいう。そのようなパラメータ符号化スキームの例は、主成分信号としてのステレオ信号と対応する回転角との符号化であって、多くのパラメータと合成信号へのステレオ信号の符号化はステレオ信号等の空間的寄与に対応する、符号化を有する。しかしながら、いずれの既知の適切なパラメータ符号化スキームを用いることが可能である。第１及び第２パラメータ符号化モジュールは、同じパラメータ符号化スキーム又は異なるパラメータ符号化スキームを実行することが可能である。

結果的に得られる符号化信号は第２符号化信号のみから導き出されることが可能である、即ち、結果的に得られる符号化信号は、第２符号化信号の送信の結果である又はその結果と同等であることが可能である。代替として、結果的に得られる符号化信号は、第２符号化信号及び他の信号の組み合わせから導き出されることが可能である。例えば、第２符号化信号は、更なるカスケード段階に対応する更なる符号化モジュールへの入力としての役割を果たすことが可能である。

オーディオ符号化の分野においては、左前チャネル、左後チャネル、右前チャネル及び右後チャネルを有する４つのチャネル信号は特に関連性がある。本発明に従って、そのような信号は３つのパラメータ符号化器のカスケードチェーンにより効率的に符号化されることが可能である。第１符号化器は、合成左チャネルと対応する符号化パラメータとをもたらす左前チャネルと左後チャネルとを符号化する。第２符号化器は、合成右チャネルと対応する符号化パラメータとをもたらす右前チャネルと右後チャネルとを符号化する。第３符号化器は、合成右チャネルと合成左チャネルとを受信し、信号が符号化された信号と対応する第３の符号化パラメータの集合とを生成する。

更に、ＤＶＤ（ＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ）及びＳＡＣＤ（Ｓｕｐｅｒ
ＡｕｄｉｏＣｏｍｐａｃｔＤｉｓｃ）の現れる技術は５つのオーディオチャネル、即ち、上記の４つのチャネルと付加的な中心チャネルとを有する。本発明に従って、そのような信号は、４つのパラメータ符号化器を用いることにより効率的に符号化されることが可能である。３つの符号化器は、上記の４チャネルの場合におけるように、左チャネルと右チャネルとを符号化し、第４符号化器は入力としての中心信号と上記のカスケードチェーンの出力信号とを受信し、最終的な符号化信号を生成する。

他の好ましい実施形態においては、マルチチャネル信号は５チャネルオーディオ信号を有し、第１信号成分は５チャネルオーディオ信号の左前チャネルを有し、第２信号成分は５チャネルオーディオ信号の左後チャネルを有し、第３信号成分は５チャネルオーディオ信号の右前チャネルを有し、第４信号成分は５チャネルオーディオ信号の右後チャネルを有し、５チャネルオーディオ信号は中心信号を更に有し、第１符号化信号と更なる信号を符号化する段階は第１符号化信号の各々と中心信号を有する更なる信号とを合成する手順を更に有する。それ故、この実施形態に従って、中心信号は、最終的な符号化信号として左チャネル及び右チャネルを符号化する前に、符号化右チャネルと符号化左チャネルと合成される。

この実施形態の更なる有利点は、３つのステレオ符号化器のみを用いて５チャネル信号の効率的符号化を提供することである。

本発明の更なる有利点は、受信先の復号化器が受信先において優位性がある再生チャネルの数に適応することを可能にする符号化スキームを提供することである。

本発明は、上記の方法を有する異なる方法において、並びに以下の符号化及び復号化のための構成及び更なるプロダクト手段において、実施されることができ、それらの各々は第１の上記の方法と関連して説明した１つ又はそれ以上の利点及び有利点をもたらし、それらの各々は従属請求項において記載された及び第１の上記の方法に関連して説明した好ましい実施形態に対応する１つ又はそれ以上の好ましい実施形態を有する。

上記の方法の及び以下における方法の特徴はソフトウェアにおいて実施され、データ処理システム又はコンピュータ実行可能命令の実行によりもたらされる他の処理手段において実行されることが可能であることに留意する必要がある。それらの命令は、コンピュータネットワークにより記憶媒体から又は他のコンピュータから、ＲＡＭのようなメモリにおいてロードされるプログラム符号手段であることが可能である。代替として、上記の特徴は、ソフトウェアに代わるハードウェア回路構成により又はソフトウェアと組み合わせることにより実行されることが可能である。

本発明は、符号化マルチチャネルオーディオ信号を復号化する方法に更に関し、その方法は：
第１符号化信号と、第１の符号化パラメータの集合と、符号化マルチチャネルオーディオ信号からパラメータを符号化する第２集合とを得る段階；
第１符号化信号と第１の符号化パラメータの集合とから第１復号化信号と第２復号化信号とを得る段階であって、第２復号化信号は少なくともマルチチャネル信号の第１信号成分を表す、段階；及び
第１復号化信号と第２の符号化パラメータの集合とから第３復号化信号と第４復号化信号とを得る段階；
を有する。

本発明は、第１信号成分と、第２信号成分と、第３信号成分とを有するマルチチャネルオーディオ信号を符号化するための構成に更に関し、その構成は：
第１符号化信号と第１の符号化パラメータの集合とをもたらす第１信号成分と第２信号成分とを符号化するように適応される第１パラメータ符号化器；及び
第１符号化信号と更なる信号とを符号化するように適応される第２パラメータ符号化器であって、第２符号化信号と第２の符号化パラメータの集合とをもたらす第２パラメータ符号化器であり、更なる信号は少なくとも第３信号成分から導き出される、第２パラメータ符号化器；
を有する。

本発明は、符号化マルチメディアチャネルオーディオ信号を復号化するための構成に関し、その構成は：
第１符号化信と、第１の符号化パラメータの集合と、符号化マルチチャネルオーディオ信号からの符号化パラメータの第２集合とを得るための手段；
第１符号化信号と第１の符号化パラメータの集合とから第１復号化信号と第２復号化信号とを得るように適応された第１復号化器であって、第２復号化信号は少なくともマルチチャネル信号の第１信号成分を表す、第１復号化器；及び
第１復号化信号と第２の符号化パラメータの集合とから第３復号化信号と第４復号化信号とを得るように適応された第２復号化器；
を有する。

本発明は、符号化オーディオ信号を供給するための装置に更に関し、その装置は：
マルチチャネルオーディオ信号を受信するためのユニット；
マルチチャネルオーディオ信号を符号化するために上記のように及び以下におけるように符号化するための構成；及び
符号化オーディオ信号を受信するための出力ユニット；
を有する。

本発明は、復号化信号を供給するための装置に関し、その装置は：
符号化オーディオ信号を受信するための入力ユニット；
符号化オーディオ信号を復号化するための上記のように及び以下におけるように復号化するための構成；及び
符号化オーディオ信号を与えるための出力ユニット；
を有する。

本発明は、オーディオ信号と第１及び第２のパラメータの集合とを有する符号化マルチチャネルオーディオ信号に更に関し、ここで、オーディオ信号と第１のパラメータの集合とは第１符号化信号と更なる信号との入力において第１パラメータ符号化器により生成され、第１符号化信号と第２のパラメータの集合とはマルチチャネル信号の第１及び第２信号成分の入力において第２パラメータ復号化器により生成され、更なる信号はマルチチャネル信号の少なくとも第３信号成分から導き出される。

本発明は、そのような符号化オーディオ信号が記憶された記憶媒体に更に関する。

本発明の以上の及び他の特徴は、図面を参照して以下に説明する実施形態から明らかになり、理解できることであろう。

図１は、本発明の実施形態に従ったマルチチャネルオーディオ信号を通信するためのシステムの模式図である。そのシステムは、符号化された４チャネル信号を生成するための符号化装置１０１と受信された符号化信号を４チャネル信号に復号化するための復号化装置１０５とを有する。符号化装置１０１と復号化装置１０５は各々、いずれの電子装置又はそのような装置の一部であることが可能である。

ここで、用語、電子装置は、例えば、据え置き型ＰＣ及び可搬型ＰＣのようなコンピュータ、可搬型無線通信装置及び可搬型無線通信装置、若しくは、例えば、携帯電話、ポケベル、オーディオプレーヤ、マルチメディアプレーヤ、通信機、即ち、電子オーガナイザ、スマートフォン、デジタル携帯端末（ＰＤＡ）、可搬型コンピュータ等の他の可搬型装置及び可搬型装置を有する。符号化装置１０１及び復号化装置は、音声信号が後の再生のためにコンピュータ読み出し可能媒体に記憶される１つの電子装置に結合させることが可能である。

符号化装置１０１は、マルチチャネル信号を受信するための入力ユニット１１１、４チャネルオーディオ信号、即ち左前信号成分ＬＦ左後信号成分ＬＲ、右前信号成分ＲＦ、及び右後信号成分ＲＲを有する４チャネル信号を符号化するための符号化器１０２を符号化するための符号化器１０２を有する。符号化器１０２は、入力ユニット１１１により４つの信号成分を受信し、符号化信号Ｔを生成する。４チャネル信号はマイクロフォンの集合から、例えば、ミキシング装置等のような更なる電子装置によりもたらされることが可能である。信号は、無線信号として又はいずれの他の適切な手段により放送で、他のオーディオプレーヤからの出力として更に受信されることが可能である。本発明に従った符号化器のような好ましい実施形態について下で説明することとする。

一実施形態に従って、符号化器１０２は、復号化装置１０５に通信チャネル１０により符号化信号Ｔを送信するための送信器１０３に接続される。送信器１０３は、例えば、有線データリンク又は無線データリンク１０９により、データの通信を可能にするために適切である回路構成を有することが可能である。そのような送信器の例は、ネットワークインタフェース、ネットワークカード、無線送信器、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈトランシーバ等による無線ベースの通信、例えば、ＩｒＤａポートによる赤外光の送信のためのＬＥＤのような他の適切な電磁信号のための送信器、を有する。適切な送信器の更なる例は、ケーブルモデム、電話モデム、ＩＳＤＮ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ
ＳｅｒｖｉｃｅｓＤｉｇｉｔａｌＮｅｔｗｏｒｋ）アダプタ、ＤＳＬ（ＤｉｇｉｔａｌＳｕｂｓｃｒｉｂｅｒＬｉｎｅ）アダプタ、衛星トランシーバ、イーサネット（登録商標）アダプタ等を有する。これに対して、通信チャネル１０９は、いずれの適切な、有線データリンク又は無線データリンク、例えば、インターネット又は他のＴＣＰ／ＩＰネットワークのようなパケットベースの通信ネットワーク、赤外線リンクのような狭域通信リンク、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ接続又は他の無線ベースのリンクであることが可能である。

通信チャネルの更なる例は、例えば、セルラーデジタルパケットデータ（ＣＤＰＤ）ネットワーク、ＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ
ＳｙｓｔｅｍｆｏｒＭｏｂｉｌｅ）ネットワーク、ＣＤＭＡ（ＣｏｄｅｄｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）ネットワーク、ＴＤＭＡ（ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎ
ＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）ネットワーク、ＧＰＲＳ（ＧｅｎｅｒａｌＰａｃｋｅｔＲａｄｉｏＳｅｒｖｉｃｅ）ネットワーク、ＵＭＴＳネットワークのような第三世代ネットワーク等、のコンピュータネットワーク及び無線電子通信ネットワークを有する。

代替として又は付加的に、符号化装置は、復号化装置１０５に符号化信号Ｔを通信するために１つ又はそれ以上の他のインタフェース１０４を有することが可能である。そのようなインタフェースの例は、例えば、フロッピー（登録商標）ディスクドライブ、読み出し／書き込みＣＤ−ＲＯＭドライブ、ＤＶＤドライブ等の、コンピュータ読み出し媒体１１０においてデータを記憶するためのディスクドライブを有する。他の例は、メモリカードスロット、磁気カードリーダ／ライタ、スマートカードにアクセスするためのインタフェース等を有する。

これに対して、復号化器１０５は、インタフェース１０４及びコンピュータ読み出し可能媒体１１０により通信される符号化信号を受信するための送信器及び／又は他のインタフェースにより送信される信号を受信するために対応する受信器１０８を有する。復号化器は、受信信号Ｔを受信する復号化器１０７を更に有し、それを復号化された４チャネル信号の対応する成分ＬＦ´、ＬＲ´、ＲＦ´及びＲＲ´に復号化する。本発明に従ったそのような復号化器の好ましい実施形態については下で説明する。復号化器は、４つのスピーカの集合等による再生のためにオーディオプレーヤに続いて供給されることが可能である復号化信号を出力するために出力ユニット１１２を更に有する。

図２は、本発明の実施形態に従った４チャネルのオーディオ信号を符号化するための符号化器のブロック図を示している。符号化器は入力として４チャネルオーディオ信号を受信し、ここで、符号化される４つの入力チャネルは、４チャネルオーディオシステムの対応スピーカに対応する、指定された左前（ＬＦ）、右前（ＲＦ）、左後（ＬＲ）及び右後（ＲＲ）チャネルである。符号化器は、パラメータ符号化モジュール２０１、２０２及び２０３を有する。符号化モジュール２０２は、対応するパラメータビットストリームＰ２と合成された左側のスピーカチャネルＬＦ及びＬＲ両方から単一のオーディオチャネルＬを形成する。同様に、符号化モジュールは、対応するパラメータビットストリームＰ３と合成された右側のスピーカチャネルＲＦ及びＲＲ両方から単一のオーディオチャネルＲを形成する。

続いて、符号化モジュール２０１は、全左信号Ｌ及び全右信号Ｒそれぞれから１つの広帯域オーディオ信号Ｔを生成する。更に、このマージプロセスは、全左チャネルと全右チャネルとの間の空間的特性を表す第３パラメータビットストリームＰ３をもたらす。

復号化器は、例えば、サイン符号化（ＳＳＣ）に従ったＭＰＥＧＩのレイヤ（ＭＰ３）等のＭＰＥＧ、若しくは他の符号化スキーム又はそれらの組み合わせに従った、信号Ｔの適当な符号化を実行する合成回路２０６を更に有する。合成回路２０６は、フレーミング、ビットレート割り当て及び損失のない符号化を更に実行し、通信されるべき合成信号２０７をもたらす。代替として、合成回路２０６は、オーディオ信号Ｔと、２つ又はそれ以上の個別の信号、多重化信号等としてのビットストリームとを供給することが可能である。

それ故、図２の符号化器は、１つの広帯域オーディオ信号Ｔと、及び受信器に通信される及び／又は記憶媒体に記憶される等の３つのパラメータビットストリームＰ１、Ｐ２及びＰ３とを有する出力信号を生成する。図２の例はオーディオチャネルを使用するにも拘らず、異なる数のオーディオチャネルを使用して、類似する方法を用いることができることに留意する必要がある。

代替として、符号化器２０２は全後方信号を生成するために信号ＬＲ及びＲＲを符号化することが可能である一方、符号化器２０３は全前方信号を生成するために信号ＬＦ及びＲＦを符号化することが可能である。続いて、全前方信号及び全後方信号は更なる符号化器により合成される。符号化器により生成されたパラメータは、次いで、２Ｄパラメータ表示のために用いられることが可能であり、即ち、この符号化器からのパラメータは、左チャネル及び右チャネルの両方に対して後方チャネルから前方チャネルを復号化するために全体的パラメータとして用いられることが可能である。図３は、本発明の実施形態に従った符号化された４チャネルオーディオ信号を復号化するための復号化器のブロック図を示している。復号化器は、受信信号３０７からパラメータストリームＰ１、Ｐ２及びＰ３と符号化信号Ｔとを抽出するための回路３０６を有し、それ故、回路３０６は図２の合成器２０６の逆動作を実行する。

復号化器は、符号化モジュール２０１、２０２及び２０３それぞれに対応するパラメータ復号化モジュール３０１、３０２及び３０３を更に有する。図２に関連して説明されるカスケード符号化プロセスは復号化器において逆にされる。復号化器は、広帯域オーディオ信号Ｔと３つのパラメータビットストリームＰ１、Ｐ２及びＰ３とを受信する。先ず、復号化モジュール３０１は、適切なパラメータＰ１を用いて、オーディオ信号Ｔが入力する信号から全左信号Ｌ及び全右信号Ｒそれぞれを合成する。現在のエンドユーザが２つのスピーカのみを有する場合、復号化プロセスはここで終了する。

エンドユーザが４つのスピーカを有する場合、付加復号化段階が実行される。復号化器３０２は全左信号ＬとパラメータビットストリームＰ２とを受信し、それから左前信号ＬＦ及び左後信号ＬＲをそれぞれ合成する。

同様に、復号化器３０３は全右信号ＲとパラメータビットストリームＰ３とを受信し、それから右前信号ＲＦ及び右後信号ＲＲをそれぞれ合成する。

一実施形態において、同じパラメータが復号化器３０２及び３０３に対して用いられることが可能であり、これにより、パラメータビットストリームＰ２及びＰ３の１つのみ（又は、それらの組み合わせ）が符号化器から復号化器に送信される必要があるとき、マルチチャネル信号を送信するために必要とされる帯域幅を更に減少させる。この実施形態において、復号化器３０１に供給されるパラメータＰ１は左右空間音像を決定する一方、復号化器３０２及び３０３に入力されるパラメータは前後空間画像を決定する。

図４は、本発明の実施形態に従った５チャネルオーディオ信号を符号化するための符号化器のブロック図を示している。その符号化器は符号化モジュール４０１、４０２、４０３及び４０４を有する。その符号化器は入力として５チャネルオーディオ信号を受信し、ここで、符号化される５入力チャネルは、５チャネルオーディオシステムの対応スピーカに対応する、指定された左前（ＬＦ）、右前（ＲＦ）、左後（ＬＲ）、右後（ＲＲ）及び中央（Ｃ）である。

符号化モジュール４０２及び４０３は、対応入力信号ＬＦ、ＬＲ及びＲＦ、ＲＲそれぞれから全左信号Ｌ及び全右信号Ｒそれぞれ並びに対応ビットストリームＰ２及びＰ３それぞれを生成する。

続いて、符号化モジュール４０１は、全左信号Ｌ及び全右信号Ｒそれぞれからオーディオ信号Ｓ及び対応ビットストリームＰ１を生成する。それ故、符号化モジュール４０１、４０２及び４０３は図２の符号化モジュール２０１、２０２及び２０３に対応する。

図４の符号化器は、符号化器４０１の出力信号Ｓ及び中心信号Ｃを受信する符号化モジュール４０４を有する付加カスケード段階を有する。符号化モジュール４０４は広帯域オーディオ信号Ｔとオーディオ信号のミッドサイド特性を表すパラメータビットストリームとを生成する。

符号化器は、図２において回路２０６に関連して説明しているように、出力信号４０７を生成する合成回路４０６を更に有する。それ故、図４の符号化器は、受信器に通信された、及び／又は、記憶媒体に記憶された、等の４つのパラメータビットストリームＰ１、Ｐ２、Ｐ３及びＰ４と１つの広帯域オーディオ信号とを有する出力信号４０７を生成する。

図５は、本発明の実施形態に従った符号化５チャネルオーディオ信号を復号化するための復号化器のブロック図を示している。その復号化器は、受信信号５０７からパラメータストリームＰ１、Ｐ２、Ｐ３及びＰ４と符号化信号Ｔとを抽出するための回路５０６を有する、即ち、回路５０６は図４の合成器４０６の逆動作を実行する。

復号化器は、符号化モジュール４０１、４０２、４０３及び４０４それぞれに対応するパラメータ復号化モジュール５０１、５０２、５０３及び５０４を更に有する。図４に関連して説明されたカスケード符号化プロセスは復号化器において逆にされる。復号化器は、広帯域オーディオ信号Ｔと３つのパラメータビットストリームＰ１、Ｐ２、Ｐ３及びＰ４とを受信する。先ず、復号化モジュール５０４は、パラメータＰ４を用いて、全サイド信号Ｓ及びサイド信号Ｃを合成する。

続いて、復号化器５０１、５０２及び５０３は、図３の復号化器に関連して説明したように、パラメータビットストリームＰ１、Ｐ２及びＰ３と全サイド信号Ｓとから、左前信号ＬＦ、左後信号ＬＲ、右前信号ＲＦ及び右後信号ＲＲそれぞれを合成する。

代替として、５チャネルオーディオ送信が、例えば、図２及び３に関連して説明したような符号化４チャネル信号と１つの付加モノチャネルとを送信することにより、３つのパラメータビットストリームと結合された２つのオーディオチャネルを送信することにより達成されることが可能である。

図６は、パラメータ符号化モジュールの第１例を模式的に示している。その構成は、２つの信号成分Ｌ及びＲを有するオーディオ信号を受信する。例えば、これらの信号成分は、図４において、符号化器４０２及び４０３により生成された、符号化された全左信号及び全右信号、又は４チャネル信号のＲＦ信号成分及びＲＲ信号成分又はＬＦ信号成分及びＬＲ信号成分のような、マルチチャネル信号の入力信号成分の２つであることが可能である。パラメータ符号化モジュールは、角度αだけＬ−Ｒ空間において入力信号の回転を実行するための回路構成６０１を有し、次式の変換に従って、回転信号成分ｙ及びｒをもたらす。
ｙ＝Ｌｃｏｓα＋Ｒｓｉｎα＝ｗ_ＬＬ＋ｗ_ＲＲ
ｒ＝−Ｌｓｉｎα＋Ｒｃｏｓα＝−ｗ_ＲＬ＋ｗ_ＬＲ
ここで、ｗ_Ｌ＝Ｌｃｏｓα及びｗ_Ｒ＝ｓｉｎαは重み係数を言われる。

好ましくは、角度αは、大きい信号変化の方向に一致するように決定される。最大信号変化の方向、即ち、主成分は、殆どの信号エネルギーを有する主成分信号に回転されたｙ成分が対応し、ｒが残留信号であるように、主成分分析により評価されることが可能である。それに対して、図６の符号化モジュールは、例えば、入力信号サンプルの主成分分析（ＰＣＡ）を実行することにより、角度α、又は、代替として、重み係数ｗ_Ｌ及びｗ_Ｒを決定する回路構成６０２を更に有する。

一実施形態においては、図６の符号化モジュールは、主成分信号ｙ及び回転パラメータα又はｗ_Ｌ及びｗ_Ｒの１つを出力する。他の実施形態においては、パラメータ符号化器は、主成分信号ｙが入力としてフィルタに供給されるときに適応フィルタが残留信号ｒの評価を生成するように、適応線形フィルタパラメータを決定することが可能である。この実施形態に従って、入力信号は、主成分信号ｙ、回転パラメータ及びフィルタパラメータの集合として符号化され、これにより、受信器において復号化器が受信された主成分信号ｙから残留信号を予測すること並びにＬ方向及びＲ方向に信号を回転して戻すことを可能にする（例えば、２００２年４月１０日に出願された欧州出願特許公開第０２０７６４１０．６号明細書を参照されたい）。

図７は、符号化モジュールの第２例を模式的に示している。図７の符号化モジュールは、２００２年４月２２日に出願された欧州出願特許公開第０２０７６５８８．９号明細書に記載されているように、両耳間レベル差、両耳間時間（位相）差、並びに時間と周波数の関数としての最大相関性を特定することによりマルチチャネルオーディオ信号の空間的寄与を表す。符号化モジュールは、入力としてステレオ信号のＬ成分及びＲ成分を受信する。最初に、時間／周波数スライス回路７０２及び７０３により、Ｒ成分及びＬ成分それぞれは、例えば、変換操作に続く時間ウィンドウ化により、幾つかの時間／周波数スロットに分割される。

続いて、分析回路７０４において、全ての時間／周波数スロットに対して、入力信号の次の特性が分析される。即ち、
２つの入力から生じる対応帯域限定信号の相対レベルにより規定される両耳間レベル差又はＩＬＤ、
両耳間相互関係関数におけるピークに対応する両耳間遅延（又は、位相シフト）により規定される両耳間時間（又は、位相）差（ＩＴＤ又はＩＰＤ）、並びに
相互関係関数の最大値（即ち、最大ピークの一における相互関係関数の値）によりパラメータ化されることができる、ＩＴＤ又はＩＬＤにより説明されることができない波形の（非）類似性、
である。

上記の３つのパラメータは時間に対して変化する。しかしながら、両耳の聴覚システムは処理において非常にのろいことが知られているため、これらの特性の更新速度はかなり遅い（典型的には数１０ｍｓｅｃ）。

分析回路７０４は、左信号及び右信号の組み合わせを有する合計（又は、主）信号Ｓを更に生成する。それ故、Ｌ信号及びＲ信号は、周波数及び時間の関数としてのパラメータＰの集合と合計信号Ｓとして符号化され、パラメータＰはＩＬＤ、ＩＴＤ／ＩＰＤ及び相互関係関数の最大値を有する。

図８は、本発明の実施形態に従った５チャネルオーディオ信号を符号化するための符号化器のブロック図を示している。その符号化器は符号化モジュール８０１、８０２及び８０３を有する。その符号化器は入力として５チャネルオーディオ信号を受信し、ここで、符号化される５つの入力チャネルは、５チャネルオーディオシステムの対応スピーカに対応する、指定された左前（ＬＦ）、右前（ＲＦ）、左後（ＬＲ）、右後（ＲＲ）及び中央（Ｃ）である。

符号化モジュール８０２及び８０３は、対応入力信号ＬＦ、ＬＲ及びＲＦ、ＲＲそれぞれから全左信号Ｌ及び全右信号Ｒそれぞれ並びに対応ビットストリームＰ２及びＰ３それぞれを生成する。

続いて、符号化モジュール８０１は、符号化モジュール８０２及び８０３それぞれから受信された全左信号及び全右信号からオーディオ信号Ｔ及び対応ビットストリームＰ１を生成する。それ故、符号化モジュール８０１、８０２及び８０３は図２の符号化モジュール２０１、２０２及び２０３に対応する。

しかしながら、上記の実施形態とは異なり、サイド信号Ｃは、符号化器８０２及び８０３により生成された全左信号Ｌ及び全右信号Ｒの両方と合成される。図８の符号化器は、全左信号Ｌ及び全右信号Ｒの各々にサイド信号を加えるための加算回路８０４を有し、その結果、合成信号Ｌ´及びＲ´それぞれが得られ、それら合成信号は符号化モジュール８０１に供給される。その符号化器は、図２における回路２０６に関連して説明したような最終出力信号８０７を生成するための合成回路８０６を更に有する。

５チャネルオーディオを符号化するために更にコストパフォーマンスのよい方法を提供することは、この実施形態の有利点である。

図９は、本発明の実施形態に従った符号化５チャネルオーディオ信号を復号化するための復号化器のブロック図である。図９の復号化器は、図８の符号化器により符号化された信号を復号化するために適切である。その復号化器は、受信信号９０７からパラメータストリームＰ１、Ｐ２及びＰ３と符号化信号Ｔとを抽出するための回路９０６を有し、即ち、回路９０６は図８の合成器８０６の逆動作を実行する。

その復号化器は復号化モジュール９０１、９０２及び９０３を更に有する。符号化モジュール９０１は符号化オーディオ信号Ｔと対応するパラメータＰ１の集合とを受信する。最初に、復号化モジュール９０１は送信されたパラメータＰ１を分析する。パラメータＰ１が、信号はモノ信号であることを示す場合、復号化器はサイド信号として受信信号を出力する。それ故、この場合、信号はサイドスピーカに供給され、復号化器９０１の左チャネル出力Ｌ及び右チャネル出力Ｒには供給されない。

送信パラメータＰ１が、信号はステレオであることを示す場合、その信号は、左出力及び右出力にその信号を分配することにより復号化される。

モノコンテンツ又はステレオコンテンツを検出するために用いられる方法は、正確な符号化構造とパラメータビットストリームとに依存する。例えば、図７に関連して説明した空間的ステレオのパラメータ符号化を用いる一実施形態において、ＩＴＤ、ＩＬＤ及び相関パラメータは、周波数の関数として空間信号特性を決定する。それ故、相関性が＋１に近い場合、即ち、１引く相関性の差が所定の定数、例えば、０．１より小さい場合、各々の周波数帯域に対して、対応帯域限定信号が中心スピーカに供給される。例えば、ＩＴＤに対する所定の定数が５０乃至１００ｍｓｅｃのオーダーであるように選択されることが可能であり、ＩＬＤに対して、所定の定数は、例えば、１乃至３ｄＢであるように選択されることが可能である。パラメータの全ての他の値に対して、信号は左出力及び右出力に亘って分配される。符号化モジュール９０１の好ましい実施形態について、図１０に関連して説明することとする。

図１０は、本発明の実施形態に従った図９の復号化器９０１のブロック図を示している。符号化モジュール９０１は符号化されたオーディオ信号Ｔと対応するパラメータの集合Ｐ１とを受信する。符号化モジュール９０１の背後の一般的概念は、出力信号がモノである（ＩＬＤ＝０、ＩＴＤ＝０、相関性＝＋１）ことを空間パラメータが示す場合のみ、中心スピーカに入力信号（の特定周波数帯域）を供給することである。空間パラメータの他の値に対して、信号は、パラメータ復号化器を用いて、左出力及び右出力に送信される必要がある。

しかしながら、空間パラメータに依存する中心出力、左出力及び右出力への分配間におけるスムーズな遷移を達成することは非常に好ましいことである。それ故、復号化モジュールは、パラメータＰ１を受信し、重み関数ｗ_ｃ及びｗ_ｌｒを計算する回路構成１００２を有する。ここで、ｗ_ｃは中心出力に送信されるべきモノ入力信号の相対量を表す一方、ｗ_ｌｒは左出力及び右出力対に送信され、空間パラメータに従って復号化される入力信号の相対量を表す。一実施形態においては、重み間の関係は次のような式の制限により設定される。
ｗ_ｃ ^ｎ＋ｗ_ｌｒ ^ｎ＝１
ここで、ｎは、システムが全体的振幅（ｎ＝１）を保ち、累乗の全量又はいずれの他の全体的信号レベルの約数を保つ必要があるかどうかを示す、累乗を表す。

復号化モジュールは、パラメータ復号化器１００４に対する入力ＴＬＲと中心出力Ｃとの間における重み係数ｗ_ｃ及びｗ_ｌｒに従って入力信号の入力信号の各々のサブバンドを分割する回路構成１００３を更に有する。パラメータ復号化器は、上記のように、スケーリングされた信号ＴＬＲを複合化し、全左信号Ｌ及び全右信号Ｒをもたらす。

好ましくは、回路構成１００２は、中心サブバンドのＩＬＤ及びＩＴＤが０に等しく、相関性が＋１に等しい場合、ｗ_ｃ＝１であるように重みｗ_ｃを決定する。パラメータの他の値に対しては、ｗ_ｃは０に減少される必要がある。位置実施形態においては、この挙動は次のような方法で得られる。即ち、ｗ_ｃは３つの関数Ｐ_１、Ｐ_２及びＰ_３の積から成っている。Ｐ_１はそのサブバンドのＩＬＤ値のみに依存し、Ｐ_２は現在のサブバンドのＩＴＤ値のみに依存し、Ｐ_３はそのサブバンドの相互関係にのみ依存する。それ故、次式のようになる。

ｗ_ｃ＝Ｐ_１（ＩＬＤ）・Ｐ_２（ＩＴＤ）・Ｐ_３（ρ）
図１１ａ乃至ｃは、図１０の実施形態における重み係数を決定するために用いられる３つの関数形の例を模式的に示している。

好ましくは、関数Ｐ_１、Ｐ_２及びＰ_３の関数形は、次のような制限に適応する必要がある、即ち、Ｐ_１及びＰ_２は０のＩＬＤ（それぞれＩＴＤ）に対して＋１の最大値を有し、より小さい又はより大きい値に対して０に向かって減少する。Ｐ_３は、相関性＋１において＋１の最大値を有し、より小さい値に対しては０に向かって減少する。図１１ａ乃至ｃは、上記の条件を満たす、関数Ｐ_１、Ｐ_２及びＰ_３それぞれの例を示している。

中心出力Ｃと左出力Ｌと右出力Ｒとの間で復号化信号Ｔを分配するための代替の方法を用いることが可能であることに留意する必要がある。例えば、最初に、信号Ｔは、上記のように、パラメータＰ１を用いて、Ｌ信号及びＲ信号に復号化されることが可能である。続いて、３つ（左、中心、右）の出力に対して２つの入力信号を再分配するためのアルゴリズムを用いることが可能である。それ故、先ず、復号化器の左出力信号及び右出力信号は、いずれの既知のパラメータステレオ符号化器を用いて計算され、３つ（左、右及び中心）の出力への信号の再分配（マトリクス化）により後継される。そのような方法は、国際公開第０２／０７４８１号パンフレットに記載されているように、２乃至５チャネルプロセスの技術の技術分野において既知である。

上記の配列は、一般又は特定用途向けプログラム可能マイクロプロセッサ、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
ＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）、プログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け電気回路、又はそれらの組み合わせとして実施されることが可能である。

上記の実施形態は本発明を限定するのではないことと、当業者は同時提出の特許請求の範囲の範囲内から逸脱することなく多くの代替の実施形態をデザインすることができることとを留意する必要がある。

表現“を有する”は請求項において挙げられた要素又は段階以外の要素又は段階の存在を排除するのもではない。要素の単数表現はそのような要素の複数の存在を排除するものではない。

本発明は、幾つかの個別の要素を有するハードウェアにより、及び適切にプログラムされたコンピュータにより実施されることができる。幾つかの手段を列挙した装置請求項においては、それら手段の幾つかは１つの及び同じハードウェアのアイテムにより具現されることができる。特定の手段が互いに異なる独立請求項において挙げられていることは、それらの手段の組み合わせが生かされないことを示すものではない。

本発明の実施形態に従ったマルチチャネルオーディオ信号を通信するためのシステムの模式図である。本発明の実施形態に従った４チャネルオーディオ信号を符号化するための符号化器のブロック図である。本発明の実施形態に従った４チャネルオーディオ信号を復号化するための復号化器のブロック図である。本発明の実施形態に従った５チャネルオーディオ信号を符号化するための符号化器のブロック図である。本発明の実施形態に従った５チャネルオーディオ信号を復号化するための復号化器のブロック図である。符号化モジュールの第１の例を示す模式図である。符号化モジュールの第２の例を示す模式図である。本発明の実施形態に従った５チャネルオーディオ信号を符号化するための符号化器のブロック図である。本発明の実施形態に従った符号化された５チャネルオーディオ信号を復号化するための復号化器のブロック図である。本発明の実施形態に従った図９の復号化器９０１のブロック図である。図１０の実施形態に従った重み係数を決定するために用いられる３つの関数の関数形の例を示す模式図である。

Claims

少なくとも第１信号成分と第２信号成分と第３信号成分とを有するマルチチャネルオーディオ信号を符号化する方法であって：
第１符号化信号と第１の符号化パラメータの集合とをもたらす第１パラメータ符号化器により第１信号成分と第２信号成分とを符号化する段階；
第２パラメータ符号化器により前記第１符号化信号と更なる信号とを符号化する段階であって、第２符号化信号と第２の符号化パラメータの集合とをもたらし、前記更なる信号は少なくとも第３信号成分からもたらされる、段階；及び
前記の第１の符号化パラメータの集合と前記の第２の符号化パラメータの集合とにより、少なくとも前記の第２符号化信号からもたらされた結果的に得られた符号化信号、により前記マルチチャネルオーディオ信号を表わす段階；
を有することを特徴とする方法。
請求項１に記載の方法であって：
前記マルチチャネルオーディオ信号は第４信号成分を有し；
前記方法は、前記の更なる信号と第３の符号化パラメータの集合とをもたらす第３パラメータ符号化器により前記第３信号成分と前記第４信号成分とを符号化する段階を更に有し；
前記マルチチャネルオーディオ信号を表す段階は、少なくとも前記第２符号化信号からもたらされた結果的に得られた符号化信号により、前記の第１の符号化パラメータの集合により、前記の第２の符号化パラメータの集合により、及び前記の第３の符号化パラメータにより、前記マルチチャネルオーディオ信号を表す手順を有する；
ことを特徴とする方法。
請求項２に記載の方法であって、前記マルチチャネル信号は４チャネルオーディオ信号を有し、前記第１信号成分は前記４チャネルオーディオ信号の左前チャネルを有し、前記第２信号成分は前記４チャネルオーディオ信号の左後チャネルを有し、前記第３信号成分は前記４チャネルオーディオ信号の右前チャネルを有し、前記第４信号成分は前記４チャネルオーディオ信号の右後チャネルを有する、ことを特徴とする方法。
請求項２に記載の方法であって：
前記マルチチャネル信号は５チャネルオーディオ信号を有し、前記第１信号成分は前記５チャネルオーディオ信号の左前チャネルを有し、前記第２信号成分は前記５チャネルオーディオ信号の左後チャネルを有し、前記第３信号成分は前記５チャネルオーディオ信号の右前チャネルを有し、前記第４信号成分は前記５チャネルオーディオ信号の右後チャネルを有し；
前記５チャネルオーディオ信号は中心信号を更に有し；
前記方法は、第３符号化信号と第４の符号化パラメータの集合とをもたらす第４パラメータ符号化器により前記中心信号と前記第２符号化信号とを符号化する手順を更に有し；
前記マルチチャネルオーディオ信号を表す段階は、少なくとも、前記第３符号化信号により、及び前記の第１の、第２の、第３の及び第４の符号化パラメータの集合により、前記マルチチャネルオーディオ信号を表す手順を有する；
ことを特徴とする方法。
請求項２に記載の方法であって：
前記マルチチャネル信号は５チャネルオーディオ信号を有し、前記第１信号は前記５チャネルオーディオ信号の左前チャネルを有し、前記第２信号成分は前記５チャネルオーディオ信号の左後チャネルを有し、前記第３信号成分は前記５チャネルオーディオ信号の右前チャネルを有し、前記第４信号成分は前記５チャネルオーディオ信号の右後チャネルを有し；
前記第５チャネルオーディオ信号は中心信号を更に有し；
前記の第１符号化信号と更なる信号を符号化する段階は、前記第１符号化信号の各々と前記中心信号を有する前記更なる信号とを符号化する手順を更に有する；
ことを特徴とする方法。
請求項２に記載の方法であって：
前記マルチチャネル信号は５チャネルオーディオ信号を有し、前記第１信号成分は前記５チャネルオーディオ信号の左前チャネルを有し、前記第２信号成分は前記５チャネルオーディオ信号の左後チャネルを有し、前記第３信号成分は前記５チャネルオーディオ信号の右前チャネルを有し、前記第４信号成分は前記５チャネルオーディオ信号の右後チャネルを有し；
前記第５チャネルオーディオ信号は中心信号を更に有し；
前記のマルチチャネルオーディオ信号を表す段階は、少なくとも、前記第２符号化信号、前記中心信号と、前記の第１、第２及び第３の符号化パラメータの集合とにより、前記マルチチャネルオーディオ信号を表す手順を更に有する；
ことを特徴とする方法。
符号化マルチチャネルオーディオ信号を復号化する方法であって：
前記符号化マルチチャネルオーディオ信号から、第１符号化信号と、第１の符号化パラメータの集合と、第２の符号化パラメータの集合とを得る段階；
前記第１符号化信号と前記の第１の符号化パラメータの集合とから第１復号化信号と第２復号化信号とを得る段階であって、前記第２復号化信号は前記マルチチャネル信号の少なくとも第１信号成分を表す、段階；及び
前記第１復号化信号と前記の第２の符号化パラメータの集合とから第３復号化信号と第４復号化信号とを得る段階；
を有することを特徴とする方法。
少なくとも第１信号成分と第２信号成分と第３信号成分とを有するマルチチャネルオーディオ信号を符号化するための構成であって：
第１符号化信号と第１の符号化パラメータの集合とをもたらす前記第１信号成分と前記第２信号成分とを符号化するように適応された第１パラメータ符号化器；及び
前記第１符号化信号と更なる信号とを符号化するように適応された第２パラメータ符号化器であって、第２符号化信号と第２の符号化パラメータの集合とをもたらし、前記更なる信号は少なくとも前記第３信号成分からもたらされる、第２パラメータ符号化器；
を有することを特徴とする構成。
請求項８に記載の構成であって、少なくとも、少なくとも前記第２符号化信号からもたらされた結果的に得られた符号化信号により、前記第１の符号化パラメータの集合により、及び前記第２の符号化パラメータの集合により、前記マルチチャネルオーディオ信号を表すための手段を更に有する、ことを特徴とする構成。
符号化マルチチャネルオーディオ信号を復号化するための構成であって：
前記符号化マルチチャネルオーディオ信号から、第１符号化信号と、第１の符号化パラメータの集合と、第２の符号化パラメータの集合とを得るための手段；
前記第１符号化信号と前記の第１の符号化パラメータの集合とから第１復号化信号と第２復号化信号とを得るように適応された第１復号化器であって、前記第２復号化信号は前記マルチチャネル信号の少なくとも第１信号成分を表す、第１復号化器；及び
前記第１復号化信号と前記の第２の符号化パラメータの集合とから第３復号化信号と第４復号化信号とを得るように適応された第２復号化器；
を有することを特徴とする構成。
符号化オーディオ信号を供給するための装置であって：
マルチチャネルオーディオ信号を受信するためのユニット；
前記マルチチャネルオーディオ信号を符号化するために請求項８に記載の符号化するための構成；及び
前記符号化オーディオ信号を供給するための出力ユニット：
を有することを特徴とする装置。
復号化オーディオ信号を供給するための装置であって：
符号化オーディオ信号を受信するための入力ユニット：
前記符号化オーディオ信号を復号化するために請求項１０に記載の復号化するための構成；及び
前記復号化オーディオ信号を供給するための出力ユニット：
を有することを特徴とする装置。