JP5038138B2 - 周波数領域のウィナーフィルターを用いた空間オーディオコーディングのための時間エンベロープの整形 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の特徴を採用することのできるエンコーダー又はエンコーディング処理の例を示す。PCM信号のような複数のオーディオ入力信号の、それぞれのアナログオーディオ信号の時間サンプル1からnまでが、それぞれの時間領域から周波数領域への変換器又は変換機能(「T/F])2−1から2−nに入力される。このオーディオ信号は、例えば、左、中央、右、などの空間的方向を表すことができる。各T/Fは、例えば、入力オーディオサンプルをブロックに分割し、このブロックを窓処理し、ブロックを重複させ、離散周波数変換(DFT)を用いて計算することにより窓処理し重複のあるブロックの各々を周波数領域に変換し、結果得られた周波数スペクトルを、例えば等価矩形帯域幅(ERB)スケールを用いて、耳の臨界帯域を模擬する例えば21の帯域に区分することにより、実施することができる。このようなDFT処理は当業者に広く知られている。他の時間領域から周波数領域への変換パラメータ及びその技法を採用することもできる。その特別な変換パラメータあるいは技法はどちらも本発明にとって決定的なものではない。しかし、説明を分かりやすくするために以下の説明ではこのようなDFT変換技法が採用されることを想定する。
フィルター計算装置又は計算機能14−1から14−nまでの各々は、信号チャンネルの元の時間エンベロープをより正確に復元したものを取得するために必要な、時間領域における乗法的な変化を表す周波数領域でのFIRフィルターを特徴づけることが好ましい。このフィルター問題は少なくとも平方の問題として公式化することができ、しばしばウィナーフィルター設計と称される。例えば、X. Rong Liの、「Probability, Random Signals, and Statistics」CRC Press 1999年、ニューヨーク、423ページ参照のこと。ウィナーフィルター技法を適用することは、再整形フィルター情報をデコーダに伝達するために必要とされる付加ビットを減らす利点がある。ウィナーフィルターの一般的な応用は時間領域において設計・適用される。周波数領域の最小2乗フィルター設計問題は以下ののように定義される。元の信号Y[k]のDFTスペクトル表現とそのような元のチャンネルX[k]の近似のDFTスペクトル表現が与えられ、式1の最小化するフィルター係数(am)のセットを計算する。Y[k]とX[k]は複素数であり、従って、一般にamもまた複素数となることに留意しなければならない。
本発明は、ハードウェア又はソフトウェア又はこれらの組み合わせ(例えばプログラマブルロジックアレー)により実施可能である。特に記述が無い場合は、本発明の1部として組み込まれるアルゴリズムは特定のコンピュータ又はその他の装置に本来的に結びついたものではない。特に、さまざまな汎用機でここに開示した記載のプログラムを用いてもよく、あるいは、必要な方法のステップを実行するためのもっと特化した装置(例えば集積回路)を組み立てたほうがもっと便利かもしれない。このように、本発明は、それぞれが少なくとも1つのプロセッサと、少なくとも1つのデータ記憶システム(揮発メモリ及び不揮発メモリ及び/又は記憶装置を含む)と、少なくとも1つの入力装置又は入力ポートと、少なくとも1つの出力装置からなる1以上のプログラム可能なコンピュータシステムで動作する1以上のコンピュータプログラムにより実行することができる。ここに記載した機能を実行し出力情報を出力するために入力データにプログラムコードが適用される。出力情報は、1以上の出力装置に既知の方法で適用される。
以下の特許、特許出願、及び、刊行物は参照としてそのすべてを本明細書に編入する。
ATSC標準A52/A:Digital Audio Compression Standard (AC-3), Revision A、Advanced Television Systems Committee、2001年8月20日。このA52/A書面は、ワールドワイドウェブhttp://www.atsc.orR/standards.html.にて参照することができる。
Mark Davisによる、1993年10月のAudio Engineering Society Preprint 3774, 95th AES Convention,「The AC-3 Multichannel Coder」、
Bosi他による、1992年10月のAudio Engineering Society Preprint 3365, 93rd AES Convention,「High Quality, Low-Rate Audio Transform Coding for Transmission and Multimedia Applications」、
米国特許、5,583,962と、5,632,005と、5,633,981と、5,727,119と、6,021,386、
[AAC]
ISO/IEC IS-14496(パート3、オーディオ)、1996年、AAC ISO/IEC JTC1/SC29, 「Information technology-very low bitrate audio-visual coding」、
ISO/IEC 13818-7、International Standard、1997年「MPEG-2 advanced audio coding, AAC」、
M. Bosi、K. Brandenburg、S. Quackenbush、L. Fielder、K. Akagiri、H. Fuchs、M. Dietz、J. Herre、G. Davidson、及び、Y. Oikawaによる、1996年、Proc. of the 101st AES-Convention、「ISO/IEC MPEG-2 Advanced Audio Coding」、
M. Bosi、K. Brandenburg、S. Quackenbush、L. Fielder、K. Akagiri、H. Fuchs、M. Dietz、J. Herre、G. Davidson、及び、Y. Oikawaによる、Journal of the AES, Vol.45, No.10, October 1997, pp. 789-814、「ISO/IEC MPEG-2 Advanced Audio Coding」、
Karlheinz Brandenburgによる、Proc. of the AES 17th International Conference on High Quality Audio Coding, Florence, Italy, 1999、「MP3 and AAC explained」、及び、
G. A. Soulodre他による、J. Audio Eng. Soc, Vol.46, No.3, pp 164-177 March 1998、「Subjective Evaluation of State-of-the-Art Two-Channel Audio Codecs」、
[MPEG Intensity Stereo]
米国特許、5,323,396と、5,539,829と、5,606,618と、5,621,855、
米国公開特許出願US2001/0044713、
[空間的コーディング及びパラメトリックコーディング]
Davis他による2004年7月14日出願の米国暫定特許出願、S.N.60/588,256、表題「Low Bit Rate Audio Encoding and Decoding in Which Multiple Channels are Represented By Monophonic Channel and Auxiliary Information」、
米国特許出願公開公報US2003/0026441、2003年2月6日公開、
米国特許出願公開公報US2003/0035553、2003年2月20日公開、
米国特許出願公開公報US2003/0219130(Baumgarte & Faller)、2003年11月27日公開、
Audio Engineering Society 論文5852、2003年3月、
国際公開公報WO03/090206、2003年10月30日公開、
国際公開公報WO03/090207、2003年10月30日公開、
国際公開公報WO03/090208、2003年10月30日公開、
国際公開公報WO03/007656、2003年1月22日公開、
Baumgarte他による、2003年12月25日に公開された、米国特許出願公開公報US2003/0236583Al、表題「Hybrid Multi-Channel/Cue Coding/Decoding of Audio Signals」、出願番号S.N.10/246,570、
Faller他による、Audio Engineering Society Convention Paper 5574, 112th Convention, Munich, May 2002、「Binaural Cue Coding Applied to Stereo and Multi-Channel Audio Compression」、
Baumgarte他による、Audio Engineering Society Convention Paper 5575, 112th Convention, Munich, May 2002、「Why Binaural Cue Coding is Better than Intensity Stereo Coding」、
Baumgarte他による、Audio Engineering Society Convention Paper 5706, 113th Convention, Los Angeles, October 2002、「Design and Evaluatin of Binaural Cue Coding Schemes」、
Faller他による、IEEE Workshop on Applications of Signal Processing to Audio and Acoustics 2001, New Paltz, New York, October 2001, pp.199-202、「Efficient Representation of Spatial Audio Using Perceptual Parametrization」、
Baumgarte他による、Proc. ICASSP 2002, Orlando, Florida, May 2002, pp.II-1801-1804、「Estimation of Auditory Spatial Cues for Binaural Cue Coding」、
Faller他による、Proc. ICASSP 2002, Orlando, Florida, May 2002, pp.II-1841II-1844、「Binaural Cue Coding: A Novel and Efficient Representation of Spatial Audio」、
Breebaart他による、Audio Engineering Society Convention Paper 6072, 116th Convention, Berlin, May 2004、「High-quality parametric spatial audio coding at low bitrates」、
Baumgarte他による、Audio Engineering Society Convention Paper 6060, 116th Convention, Berlin, May 2004、「Audio Coder Enhancement using Scalable Binaural Cue Coding with Equalized Mixing」、
Schuijers他による、Audio Engineering Society Convention Paper 6073, 116th Convention, Berlin, May 2004、「Low complexity parametric stereo coding」、
Engdegard他による、Audio Engineering Society Convention Paper 6074, 116th Convention, Berlin, May 2004、「Synthetic Ambience in Parametric Stereo Coding」、
[その他]
Herreによる米国特許5,812,971、表題「Enhanced Joint Stereo Coding Method Using Temporal Envelope Shaping」1998年9月22日付、
Herre他による、Audio Engineering Society Preprint 3799, 96th Convention, Amsterdam, 1994。
Claims (17)
- 1以上の入力オーディオ信号が、オーディオ情報と、該オーディオ情報に関する、ビットストリームをデコードするのに有用なサイド情報とからなるビットストリームにエンコードされており、該エンコードには、前記1以上の入力オーディオ信号の各々を時間ブロックに分割する処理と、前記サイド情報を用いてデコードするときにブロックレートで制限される分解能をオーディオ情報が持つように、該ブロックレート以下の頻度で、少なくともいくつかのサイド情報を更新する処理が含まれ、前記エンコードにはさらに、少なくとも1つの入力オーディオ信号のエンベロープと、該少なくとも1つの入力オーディオ信号に基づくエンコード時の信号のエンベロープとの比較を行うステップであって、該比較を行うステップでは、デコードするときに、少なくともいくつかのオーディオ情報の分解能を改善するために有用であるような比較結果の表示を提供することを特徴とするステップが含まれ、前記エンコードにはさらに前記比較結果の表示のいくつかを出力するステップが含まれている、オーディオ信号をデコードする方法であって、
前記ビットストリームを受信するステップと、
前記ビットストリームをデコードするステップであって、該デコードするステップは前記オーディオ情報と、前記サイド情報と、前記出力された比較結果の表示とを採用することを特徴とする、ビットストリームをデコードするステップと、
前記比較結果の表示に応答して、デコードされたオーディオを再整形して、少なくともいくつかのオーディオ情報の分解能を改善するステップと
を具備するオーディオ信号をデコードする方法。 - 前記再整形により、前記デコードされたオーディオのエンベロープが再整形される、請求項1に記載の方法。
- 前記再整形により、前記デコードされたオーディオの時間エンベロープが再整形される、請求項2に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの入力オーディオ信号に基づくエンコード時の信号には、該少なくとも1つの入力オーディオ信号のデコードした復元の推定が含まれ、該推定では少なくとも少なくともいくつかのオーディオ情報と、少なくともいくつかのサイド情報を用いることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記比較されるエンベロープには、時間エンベロープが含まれることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記入力オーディオ信号には周波数領域での表現が含まれることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記入力オーディオ信号には時間領域での表現が含まれることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の方法。
- 1以上の入力オーディオ信号が、オーディオ情報と、該オーディオ情報に関する、ビットストリームをデコードするのに有用なサイド情報とからなるビットストリームにエンコードされており、該エンコードには、前記1以上の入力オーディオ信号の各々を時間ブロックに分割する処理と、前記サイド情報を用いてデコードするときにブロックレートで制限される分解能をオーディオ情報が持つように、該ブロックレート以下の頻度で、少なくともいくつかのサイド情報を更新する処理とが含まれ、前記エンコードにはさらに、少なくとも1つの入力オーディオ信号のエンベロープと、該少なくとも1つの入力オーディオ信号に基づくエンコード時の信号のエンベロープとの比較を行う処理であって、該比較を行う処理では、デコードするときに、少なくともいくつかのオーディオ情報の分解能を改善するために有用であるような比較結果の表示を提供することを特徴とする処理が含まれ、前記エンコードするステップにはさらに前記比較結果の表示のいくつかを出力する処理が含まれている、オーディオ信号デコーダーであって、
前記ビットストリームを受信する手段と、
前記ビットストリームをデコードする手段であって、該デコードする手段は前記オーディオ情報と、前記サイド情報と、前記出力された比較結果の表示とを採用することを特徴とする、ビットストリームをデコードする手段と、
前記比較結果の表示に応答して、デコードされたオーディオを再整形して、少なくともいくつかのオーディオ情報の分解能を改善する手段と
を具備するオーディオ信号デコーダー。 - 前記再整形して分解能を改善する手段は、前記デコードされたオーディオのエンベロープを再整形する、請求項8に記載のデコーダー。
- 前記再整形して分解能を改善する手段は、前記デコードされたオーディオの時間エンベロープを再整形する、請求項9に記載のデコーダー。
- 前記少なくとも1つの入力オーディオ信号に基づくエンコード時の信号には、該少なくとも1つの入力オーディオ信号のデコードした復元の推定が含まれ、該推定では少なくとも少なくともいくつかのオーディオ情報と、少なくともいくつかのサイド情報を用いることを特徴とする請求項8乃至10のいずれか一項に記載のデコーダー。
- 前記比較されるエンベロープには、時間エンベロープが含まれることを特徴とする請求項8乃至10のいずれか一項に記載のデコーダー。
- 前記入力オーディオ信号には周波数領域での表現が含まれることを特徴とする請求項8乃至10のいずれか一項に記載のデコーダー。
- 前記入力オーディオ信号には時間領域での表現が含まれることを特徴とする請求項8乃至10のいずれか一項に記載のデコーダー。
- エンコードされた信号を受信し、該エンコードされた信号からエンコードされたオーディオとサイド情報とを抽出するように構成された、ビットストリーム受信器と、
前記エンコードされたオーディオをデコードするように構成された、デコーダーと、
前記デコードされたオーディオを、前記サイド情報の少なくとも一部に基づいて再整形するように構成された、再整形装置と、
を具備し、前記サイド情報が、オーディオ信号のエンベロープと、エンコード時のオーディオ信号のエンベロープとのエンベロープの比較を含むことを特徴とするオーディオデコーダー。 - 前記デコーダーは、前記サイド情報を前記エンコードされた信号のブロックレートで更新するように構成されていることを特徴とする請求項15に記載のオーディオデコーダー。
- 前記デコーダーは、前記エンコードされた信号から複数のオーディオチャンネルをデコードし、該デコードされたオーディオチャンネルのそれぞれを、デコードされたチャンネルに対応する元のオーディオ信号に基づく再整形のための比較を用いて再整形するように構成されていることを特徴とする請求項15に記載のオーディオデコーダー。
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