JP5393892B2 - Ｆｍステレオ無線レシーバのオーディオ信号のパラメトリックステレオを用いた改善 - Google Patents

Description

本文書はオーディオ信号処理に関し、特にＦＭステレオ無線レシーバのオーディオ信号を改善する装置と、それに対応する方法とに関する。

アナログＦＭ（周波数変調）ステレオ無線システムでは、オーディオ信号の左チャンネル（Ｌ）と右チャンネル（Ｒ）は、ミッド・サイド（Ｍ／Ｓ）表示して、すなわちミッドチャンネル（Ｍ）とサイドチャンネル（Ｓ）として送られる。ミッドチャンネルＭはＬとＲの和信号であり、例えばＭ＝（Ｌ＋Ｒ）／２である。サイドチャンネルＳはＬとＲの差信号であり、例えばＳ＝（Ｌ−Ｒ）／２である。送信時、サイドチャンネルＳは３８ｋＨｚ抑圧搬送波に変調され、ベースバンドミッド信号Ｍに加えられ、後方互換のステレオ多重信号となる。この多重信号を用いて、ＦＭ送信器のＨＦ（高周波）搬送波を変調する。ＦＭ送信器は、一般的には８７．５ないし１０８ＭＨｚの範囲で動作している。

受信品質が低下する（すなわち無線チャンネルの信号対雑音比が低下する）と、ＳチャンネルはＭチャンネルより悪化する（suffer）。多くのＦＭレシーバの実施形態では、受信条件が悪く、雑音が多くなり過ぎると、Ｓチャンネルはミュートされる。すなわち、ＨＦ無線信号が悪くなると、レシーバはステレオからモノラルに戻る。

パラメトリックステレオ（ＰＳ）符号化は、非常に低ビットレートのオーディオ符号化の分野の一方法である。ＰＳにより、２チャンネルステレオオーディオ信号を、付加的ＰＳサイド情報、すなわちＰＳパラメータを組み合わせたモノラルダウンミックス信号として符号化できる。モノラルダウンミックス信号はステレオ信号の量チャンネルの組み合わせとして得られる。ＰＳパラメータによりＰＳデコーダはモノラルダウンミックス信号とＰＳサイド情報からステレオ信号を再構成できる。一般的には、ＰＳパラメータは時間と周波数により変わり、ＰＳデコーダにおけるＰＳ処理は一般的にＱＭＦバンクを組み込んだハイブリッドフィルタバンクドメインで実行される。非特許文献１は、ＭＰＥＧ−４のＰＳ符号化システム例を記載している。この文献のパラメトリックステレオに関する説明をここに参照援用する。パラメトリックステレオは、例えばＭＰＥＧ−４オーディオで支持されている。パラメトリックステレオは、非特許文献２で説明されている。この文献をここに参照援用する。パラメトリックステレオは、ＭＰＥＧサラウンド標準でも用いられている（非特許文献３を参照）。また、この文献はここに参照援用する。パラメトリックステレオシステムの別の例が非特許文献４と非特許文献５に記載されている。この２文献では、「バイノーラル・キュー符号化」という用語が使われているが、これはパラメトリック符号化の一例である。

【０００５】
ミッド信号の信号品質が十分良くても、サイド信号Ｓにはノイズが多いことがあり、（例えば、Ｌ＝Ｍ＋ＳとＲ＝Ｍ−Ｓで求められる）出力信号の左右チャンネルでミックスすると、全体的なオーディオ品質が大幅に低下することがある。サイド信号Ｓの品質が悪いから中間であれば、２つのオプションがある：レシーバは、サイド信号Ｓに関連するノイズを受け入れ、リアルステレオを出力するか、サイド信号Ｓをドロップして、モノラルに戻るかどちらかである。
特許文献１は、空間パラメータを修正して、空間的Ｍチャンネルオーディオ信号のスイートスポットを修正するように校正されたデコーダを記載している。具体的に、レシーバはＮチャンネルオーディオ信号を受信する。ここでＮ＜Ｍである。例えば、Ｍチャンネル信号はＭＰＥＧサラウンドサウンド信号であり、Ｎチャンネル信号はステレオ信号である。パラメータ部は、Ｎチャンネルオーディオ信号を空間的Ｍチャンネルオーディオ信号に関係付ける空間パラメータを決定し、修正部は、少なくとも１つの空間パラメータを修正することにより、空間的Ｍチャンネルオーディオ信号のスイートスポットを修正する。発生部は、修正された少なくとも１つの空間パラメータを用いてＮチャンネルオーディオ信号をアップミックスすることにより、空間的Ｍチャンネルオーディオ信号を発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【特許文献１】国際出願公開第２００８／０３２２５５号
【先行技術文献】
【非特許文献】

「Low Complexity Parametric Stereo Coding in MPEG-４」, Heiko Purnhagen, Proc. Digital Audio Effects Workshop (DAFx), pp. １６３-１６８, Naples, IT, Oct. ２００４ ＭＰＥＧ−４標準化文書ISO/IEC １４４９６-３:２００５ (MPEG-４ Audio, ３rd edition)、セクション８．６．４、アネックス８．Ａ及び８Ｃ 文献ISO/IEC ２３００３-１:２００７, MPEG Surround 「Binaural Cue Coding - Part I: Psychoacoustic Fundamentals and Design Principles」、Frank Baumgarte and Christof Faller, IEEE Transactions on Speech and Audio Processing, vol １１, no ６, pages ５０９-５１９, November ２００３ 「Binaural Cue Coding - Part II: Schemes and Applications」Christof Faller and Frank Baumgarte, IEEE Transactions on Speech and Audio Processing, vol １１, no ６, pages ５２０-５３１, November ２００３

本発明の第１の態様は、ＦＭステレオ無線レシーバのオーディオ信号を改善する装置に関する。この装置はステレオオーディオ信号を発生する。改善するオーディオ信号は、Ｌ／Ｒ表示のオーディオ信号、すなわちＬ／Ｒオーディオ信号であっても、別の実施形態では、Ｍ／Ｓ表示のオーディオ信号、すなわちＭ／Ｏオーディオ信号であってもよい。従来のＦＭ無線レシーバはＬ／Ｒ出力を用いているので、一般的に、改善するオーディオ信号はＬ／Ｒ表示のオーディオ信号である。

本発明の一実施形態として、本装置は、ミッド信号とサイド信号を有するＦＭ無線信号を受信するように構成されたＦＭステレオ無線レシーバ用である。

この装置はパラメトリックステレオ（ＰＳ）パラメータ推定ステージを有する。パラメトリックステレオパラメータ推定ステージは、Ｌ／Ｒ又はＭ／Ｓオーディオ信号に基づき、周波数により変化する、又は変化しない態様で、１つ以上のＰＳパラメータを決定するように構成されている。１つ以上のパラメータは、チャンネル間強度差（ＩＩＤ、またはＣＬＤ（Channel Level Difference）とも呼ばれる）を示すパラメータ、及び／又はチャンネル間相互相関（ＩＣＣ）を示すパラメータを含み得る。好ましくは、ＰＳパラメータは時間と周波数により変わる。

さらに、この装置はアップミックスステージを有する。アップミックスステージは、第１のオーディオ信号と１つ以上のＰＳパラメータとに基づいて、ステレオ信号を発生するように構成されている。

第１のオーディオ信号は、例えば、ダウンミックスステージのダウンミックスオペレーションにより、Ｌ／Ｒ又はＭ／Ｓオーディオ信号から求められる。第１のオーディオ信号は、Ｌ／Ｒ表示の場合、次の式によるダウンミックス演算により、オーディオ信号から得られる：ＤＭ＝（Ｌ＋Ｒ）／ａ、ＤＭは第１のオーディオ信号に対応する。例えば、パラメータａは２としてもよい。ＤＭ＝（Ｌ＋Ｒ）／ａの場合、第１のオーディオ信号は基本的に受信ミッド信号Ｍに対応する。さらに進んだ適応的ダウンミックス方式では、２つのチャンネルを式ＤＭ＝Ｌ／ａ_１＋Ｒ／ａ_２により結合する２つのパラメータａ_１、ａ_２は、異なってもよいし、及び／又はＰＳパラメータ及び／又はその他の信号特性に依存してもよい。

ＦＭステレオ無線レシーバの出力がＭ／Ｓ表示の場合、第１のオーディオ信号は、出力されるＭ／Ｓオーディオ信号のＭ信号に対応してもよい。

ＰＳパラメータ推定ステージはＰＳエンコーダの一部であってもよい。アップミックスステージはＰＳデコーダの一部であってもよい。

本装置は次のアイデアに基づく。すなわち、受信したミッド信号とサイド信号を単に合成するだけでは、受信したサイド信号は、ステレオ信号を再構成するほどにはよくないかも知れないが、それにも係わらず、この場合でも、サイド信号やＲ／Ｌ信号中のサイド信号成分はＰＳパラメータ推定ステージ３においてステレオパラメータ分析に使うには十分良いことがある。ＰＳパラメータをステレオ信号の再構成に使っても良い。

このように、本装置により、サイド信号に中くらいの、または大きなノイズがある状態で、ステレオ受信を改善できる。留意点として、本明細書では、「ノイズ」という用語を、（放送される実際のオーディオ信号に初めからあるノイズ状の信号成分ではなく、）無線送信チャンネルの制約により生じるノイズを指すものとする。

受信したノイズの多いサイド信号を用いてステレオオーディオ信号を生成するのではなく、レシーバにより発生された改善されたサイド信号を用いる。改善されたサイド信号は、ＰＳ符号化の方法の助けを借りて発生してもよい。これらは、例えば、第１のオーディオ信号を入力として動作する無相関化器による改善したサイド信号の成分の発生を含む。受信状態及び／又は受信ステレオ信号の分析に関するデータを用いて、改善したサイド信号の発生と、オーディオ出力信号の発生とを適応的に制御することができる。

他の実施形態では、前記第１のオーディオ信号に基づき無相関化信号を発生するように構成された無相関化器をさらに有する。アップミックスステージは、第１のオーディオ信号と、１つ以上のＰＳパラメータと、無相関化信号、又は少なくともその無相関化信号の周波数帯域に基づいてステレオ信号を発生できる。

受信サイド信号のノイズが少なくて受信状態が良い場合、無相関化信号を用いる替わりに、アップミックスステージは、受信サイド信号をアップミックスに用いても良い。それゆえ、一実施形態では、アップミックスには、受信サイド信号又は無相関化信号を選択的に用いる。より好ましくは、選択は周波数により変化する、例えば、アップミックスステージは、低い周波数には受信サイド信号を用い、高い周波数には無相関化信号を擬似サイド信号として使ってもよい。周波数が高ければたかいほど、ノイズの密度が高いからである。これは、無線チャンネルに（ホワイト）ノイズがのる場合のＦＭ復調の典型的な特性である。これは本明細書で後で説明する。

第１の信号がミッド信号に対応する場合、受信サイド信号又はその少なくとも１つの周波数成分をアップミックスに用いても良い。ダウンミックス方式が（第１のオーディオ信号を発生する（Ｌ＋Ｒ）／ａと）異なる場合、受信サイド信号を用いる替わりに、アップミックスに残差信号を用いても良い。かかる残差信号は、ダウンミックスとＰＳパラメータによりオリジナルチャンネルを表すことに伴うエラーを示し、ＰＳエンコーディング方式で用いられることが多い。受信サイド信号を使用した場合の上記の説明は、残差信号の場合にもあてはまる。

アップミックスのための受信サイド信号と無相関化信号の間の選択は、信号に依存しても、すなわち換言すると信号に適応的であってもよい。

さらに他の一実施形態によれば、選択は、信号強度などの無線受信インジケータにより示される受信状態に、及び／又は受信サイド信号の品質を示すインジケータに依存してもよい。受信状態が良い（すなわち強度が高い）とき、受信サイド信号を（場合によって、最高周波数ではない）アップミックスに用いることが好ましい。一方、受信状態が中間である（すなわち、強度が低い）場合、アップミックスに無相関化信号を用いることができる。

サイド信号のノイズレベルが高く、受信状態が非常に悪い場合、ＦＭレシーバがモノラル出力モードに切り替わり、オーディオ信号のノイズを低減する。ＦＭレシーバの出力がＬ／Ｒステレオオーディオ信号の場合、出力される両チャンネルはモノラル再生の同じ信号を有する。ＦＭレシーバの出力がＭ／Ｓステレオ信号の場合、出力されるＳチャンネルはミュートされる。モノラル出力モードでは、ＦＭレシーバのオーディオ信号中のステレオ情報は失われる。そのため、ＰＳパラメータ推定ステージは、アップミックスステージでリアルステレオ信号を生成するのに適したＰＳパラメータを決定できない。非常に悪い受信状態でＦＭレシーバがモノラル出力モードに切り替わらない場合でも、ＦＭレシーバの出力されるオーディオ信号は意味のあるＰＳパラメータを推定するには悪すぎるであろう。

本装置は、ＦＭレシーバがステレオ無線信号のモノラル出力を選択したか検出するように構成でき、及び／又はこのように悪い（意味のあるＰＳパラメータを推定するには悪すぎる）受信状態を検知するように構成できる。モノラル出力を検出する場合、又はかかる悪い受信状態を検出する場合、アップミックスステージは擬似ステレオ信号を発生できる。アップミックスステージは、上記の推定パラメータではなく、ブラインドアップミックス用の１つ以上のアップミックスパラメータを使用する。このモードは擬似ステレオオペレーションまたはブラインドアップミックスオペレーションと呼ぶ。

この場合、ブラインドアップミックスオペレーションは、悪い受信状態を検出し又はモノラル出力を検出し、ブラインドアップミックスオペレーションを開始すると、ＦＭレシーバの出力信号の空間的音響情報（があっても）をアップミックスパラメータの決定には用いず、アップミックのためには考慮しない（ＦＭレシーバの出力にモノラル出力があれば、空間的音響情報はなく、まったく考慮できない）。アップミックスステージの出力信号中のサイド信号を再構成するためにＰＳパラメータを決定する上記のＰＳオペレーションモードと対照的に、ブラインドアップミックスオペレーションでは、本装置は、アップミックスステージの出力信号のサイド信号を再構成することを目的としていない。

しかし、ブラインドアップミックスは、アップミックスパラメータがＦＭレシーバの出力信号から必ず独立であるという点で、装置が「ブラインド」であることを意味するのではない。例えば、ＦＭレシーバの出力信号を、音楽かスピーチか、モニタして、それに応じて適切なアップミックスパラメータを選択してもよい。

ブラインドアップミックスの一実施形態は、プリセットアップミックスパラメータの使用である。プリセットアップミックスパラメータは、デフォルトの又は記憶されたアップミックスパラメータであってもよい。

それにも係わらず、使用されるアップミックスパラメータは、例えばスピーチ用のアップミックスパラメータと音楽用のアップミックスパラメータなど、信号依存であってもよい。この場合、本装置は、さらに、オーディオ信号が主にスピーチか音楽か検出するスピーチディテクタ（例えば、スピーチ／音楽弁別器）を有する。例えば、純粋な音楽の場合、アップミックスパラメータの選択は、ダウンミックス信号とその無相関化バージョンをミックスするように行う。一方、純粋なスピーチの場合、アップミックスパラメータの選択は、ダウンミックス信号の無相関化バージョンを使わず、ダウンミックス信号のみを使って、「モノラルの」左右信号にアップミックスする。オーディオ信号がスピーチと音楽のミックスの場合、純粋なスピーチ用のアップミックスパラメータと純粋な音楽用のアップミックスパラメータとの間のブラインドアップミックスパラメータをもちいてもよい。間のすべての状態のアップミックスパラメータを補間して用いても良い。

擬似ステレオを求めるためのさらに進んだブラインドアップミックス方式も想定できる。例えば、モノラル信号のさらに進んだ分析を行い、これを「人工的に発生した」又は「合成した」ＰＳパラメータを求める基礎として用いることができる。

実際的にノイズのみのサイド信号の場合、本装置は、好ましくは、上記のように擬似ステレオモードに切り替わる。上述の通り、ここで「ノイズ」との用語は、無線の受信状態が悪いこと（すなわち、無線チャンネルの信号対雑音比が低いこと）により生じるノイズをいい、ＦＭ放送トランスミッタに送られた元の信号に含まれるノイズではない。

しかし、再度信号にほとんどノイズが無い場合、すなわちＦＭ無線送信により生じるノイズがほとんどない場合、本装置は、好ましくは、パラメトリックステレオモードではなく、ノーマルステレオモードに切り替わる。ノーマルステレオモードでは、装置の信号改善機能は基本的に非アクティブ化（deactivated）されている。非アクティブ化されている場合、装置に入力された左右オーディオ信号は、装置の出力に基本的に素通りする。

あるいは、非アクティブ化の場合、（無相関化信号ではなく）受信サイド信号のみをアップミックスステージで第１のオーディオ信号とミックスする。アップミックスステージでアップミックスパラメータを適切に選択するとき、アップミックスステージの出力信号はＦＭトランスミッタの出力信号に対応する。例えば、次式による第１のオーディオ信号ＤＭと受信サイド信号Ｓ_０のミキシングをするとき

いくつかの場合、より好ましくは、通常ステレオモード又はパラメトリックステレオモードの選択は、周波数によって変わる。すなわち、周波数帯域が異なると選択も異なる。周波数が高くなると受信サイド信号の信号対ノイズ比が特徴的に悪くなるので、これは有用である。上述の通り、これはＦＭ復調の一般的な特性である。

本装置の別の実施形態は従属項に記載した。

本発明の第２の態様は、ＦＭステレオ無線レシーバの左／右オーディオ信号又はミッド／サイドオーディオ信号に基づきステレオ信号を発生する装置に関する。この装置は、前記ＦＭステレオレシーバが前記ステレオ無線信号のモノラル出力を選択したことを検知し、又は無線受信状態が悪いことを検知するように構成されている。本装置はステレオアップミックスステージを有する。このアップミックスステージは、装置が、ＦＭステレオレシーバがステレオ無線信号のモノラル出力を選択したことを検知すると、又は受信状態が悪いことを検知すると、第１のオーディオ信号と１つ以上のブラインドアップミックス用アップミックスパラメータに基づいて、ステレオ信号を発生するように構成されている。前記第１のオーディオ信号は、前記左／右オーディオ信号又はミッド／サイドオーディオ信号から求められる。

ブラインドアップミックス用アップミックスパラメータは、デフォルトパラメータや記憶されたパラメータなどのプリセットパラメータでもよい。

本装置により、受信状態が非常に悪く、サイド信号のノイズレベルが高い場合、ノイズレベルの低い擬似ステレオ信号を発生できる。かかる受信状態では、ＦＭレシーバは、モノラルモードに切り替わり、オーディオ信号のノイズを低減し、またはＬ／Ｒ又はＭ／Ｓオーディオ信号は意味のあるＰＳパラメータを推定するには悪すぎる。これが検出され、擬似ステレオ信号の発生のためブラインドアップミックス用のアップミックスパラメータを使用する。これは、本発明の第１の態様に関連してすでに説明した。

本発明の第１の態様に関連して説明したように、本装置は、ＦＭステレオレシーバがステレオ無線信号のモノラル出力を選択したか検出する検出ステージを有しても良い。

一実施形態によれば、本装置は、さらに、ＦＭトランスミッタの出力におけるオーディオ信号が主にスピーチか否かを示すスピーチ検出器などのオーディオタイプ検出器を有する。この場合、前記１つ以上のアップミックスパラメータは、前記スピーチディテクタの表示に依存する。例えば、本発明の第１の態様に関連して詳しく説明したように、本装置は、スピーチの場合はアップミックスパラメータを用い、音楽の場合は他のアップミックスパラメータを用いる。

本発明の第２の態様による装置は、さらに、本発明の第１の態様による装置の特徴を含んでもよいし、その逆でもよい。

本発明の第３の態様は、ミッド信号とサイド信号を含むＦＭ無線信号を受信するように構成されたＦＭステレオ無線レシーバに関する。ＦＭステレオ無線レシーバは、本発明の第１と第２の態様によるオーディオ信号を改善する装置を含む。

本発明の第４の態様は、セルラー電話などのモバイル通信デバイスに関する。このモバイル通信デバイスは、ＦＭ無線信号を受信するように構成されたＦＭステレオレシーバを有する。さらに、このモバイル通信デバイスは、本発明の第１と第２の態様によるオーディオ信号を改善する装置を含む。

本発明の第５の態様は、ＦＭステレオ無線レシーバの左／右オーディオ信号又はミッド／サイドオーディオ信号を改善する方法に関する。第５の態様による方法の特徴は、第１の態様による装置の特徴に対応する。前記左右オーディオ信号又はミッド／サイドオーディオ信号に基づき、周波数により変わる又は周波数により変わらない態様で、１つ以上のＰＳパラメータを決定する。ステレオ信号は、アップミックスオペレーションにより、前記第１のオーディオ信号と前記１つ以上のＰＳパラメータとに基づき発生される。

本発明の第１の態様の説明は、本発明の第５の態様にも当てはまる。

本発明の第６の態様は、ＦＭステレオ無線レシーバの左／右オーディオ信号又はミッド／サイドオーディオ信号に基づきステレオ信号を発生する方法に関する。第６の態様による方法の特徴は、第２の態様による装置の特徴に対応する。前記ＦＭステレオレシーバが前記ステレオ無線信号のモノラル出力を選択したこと又は無線受信状態が悪いことを検知する。ＦＭステレオレシーバがステレオ無線信号のモノラル出力を選択したこと又は無線受信状態が悪いことを検知した場合、ステレオ信号は、第１のオーディオ信号と、プリセットアップミックスパラメータなどの１つ以上のブラインドアップミックス用のアップミックスパラメータに基づき発生される。

本発明の第２の態様の説明は、本発明の第６の態様にも当てはまる。

添付した図面を参照して実施例により本発明を説明する。
ＦＭステレオ無線レシーバのステレオ出力を改善する実施形態を示す図である。 パラメトリックステレオのコンセプトに基づくオーディオ処理装置の一実施形態を示す図である。 ＰＳエンコーダとＰＳデコーダを有するＰＳベース・オーディオ処理装置の他の一実施形態を示す図である。 図３のオーディオ処理装置の拡張バージョンを示す図である。 図４のＰＳエンコーダとＰＳデコーダの一実施形態を示す図である。 アップミックスに用いる信号Ｓの構造を示す図である。 図３のオーディオ処理装置の、ノイズリダクションアルゴリズムが追加された拡張バージョンを示す図である。 オーディオ処理装置の、ＰＳパラメータ推定のためのノイズリダクションを有する別の一実施形態を示す図である。 ＦＭレシーバのモノラルのみの出力の場合に擬似ステレオ生成をする、オーディオ処理装置の他の一実施形態を示す。 ＦＭレシーバの出力におけるステレオ再生のショートドロップアウトの発生を示す図である。 エラー補償をする高機能ＰＳパラメータ推定ステージを示す図である。 ＨＥ−ＡＡＣｖ２エンコーダに基づくオーディオ処理装置の別の一実施形態を示す図である。

図１は、ＦＭステレオ無線レシーバ１のステレオ出力を改善する単純化した実施形態を示す図である。背景技術欄で説明したように、ＦＭ無線では、ステレオ信号は意図的にミッド信号とサイド信号により送信される。（少なくとも受信状態が十分良く、サイド信号情報がミュートされていないとき、）ＦＭレシーバ１では、サイド信号を用いて、ＦＭレシーバ１から出力される左チャンネルＬと右チャンネルＲの間のステレオ差信号を生成する。左右チャンネルＬ、Ｒはデジタル信号でもアナログ信号でもよい。ＦＭレシーバのオーディオ信号Ｌ、Ｒを改善するため、オーディオ処理装置２を用い、その出力にステレオオーディオ信号Ｌ′とＲ′を発生する。オーディオ処理装置２は、パラメトリックステレオを用いて受信したＦＭ無線信号のノイズリダクションを行うことができるシステムに対応する。装置２におけるオーディオ処理は、好ましくはデジタル領域で行われる。ＦＭレシーバ１とオーディオ処理装置２の間がアナログインタフェースの場合、装置２におけるデジタルオーディオ処理の前に、アナログ・ツー・デジタル・コンバータを用いる。ＦＭレシーバ１とオーディオ処理装置２は、同じ半導体チップ上に集積されていてもよく、２つの半導体チップの一部であってもよい。ＦＭレシーバ１とオーディオ処理装置２は、セルラー電話、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、またはスマートホンなどの無線通信デバイスの一部であってもよい。この場合、ＦＭレシーバ１は、ＦＭ無線レシーバ機能を有するベースバンドチップの一部であってもよい。

ＦＭレシーバ１の出力と装置２の入力で左右表示を用いる代わりに、ＦＭレシーバ１と装置２の間のインタフェースにおいてミッド／サイド表示を用いる（図１のＭ、Ｓはミッド／サイド表示を示し、Ｌ、Ｒは左右表示を示す）。ＦＭレシーバ１と装置２の間のインタフェースにおいてこのようにミッド／サイド表示を用いることにより、手間がはぶける。ＦＭレシーバはミッド／サイド信号を受信しており、オーディオ処理装置２はダウンミキシングせずにミッド／サイド信号を直接処理できるからである。ＦＭレシーバ１がオーディオ処理装置２と強く結びついていれば、特にＦＭレシーバ１とオーディオ処理装置２が同じ半導体チップ上に集積されていれば、ミッド／サイド表示は有利である。

任意的に、オーディオ処理装置２におけるオーディオ処理を合わせるために、無線受信状態を示す信号強度信号６を用いてもよい。これは本明細書で後で説明する。

ＦＭ無線レシーバ１とオーディオ処理装置２の組み合わせは、ノイズリダクションシステムを集積したＦＭ無線レシーバに対応する。

図２は、パラメトリックステレオのコンセプトに基づくオーディオ処理装置２の一実施形態を示す図である。装置２はＰＳパラメータ推定ステージ３を有する。パラメータ推定ステージ３は、（左／右表示でもミッド／サイド表示でもよい）改善する入力オーディオ信号に基づき、ＰＳパラメータ５を決定するように構成されている。ＰＳパラメータ５は、なかんずく、チャンネル間強度差（ＩＩＤ、またはＣＬＤ（Channel Level Difference）とも呼ばれる）を示すパラメータ、及び／又はチャンネル間相互相関（ＩＣＣ）を示すパラメータを含み得る。好ましくは、ＰＳパラメータ５は時間と周波数により変わる。パラメータ推定ステージ３は、その入力がＭ／Ｓ表示の場合、それにもかかわらずにＬ／Ｒチャンネルに関するＰＳパラメータ５を決定してもよい。

オーディオ信号ＤＭは入力信号から求める。入力オーディオ信号がミッド／サイド表示を用いている場合、オーディオ信号ＤＭはミッド信号に直接対応する。入力オーディオ信号が左／右表示の場合、オーディオ信号はそのオーディオ信号をダウンミックスして発生する。好ましくは、ダウンミックス後の信号ＤＭはミッド信号Ｍに対応し、次の式で表せる：

すなわち、ダウンミックス信号ＤＭはＬ信号とＲ信号の平均に対応する。「ａ」の値が異なる場合、Ｌ信号とＲ信号の平均は増幅又は減衰される。

装置はさらに、アップミックスステージ４を有する。これはステレオミキシングモジュールすなわちステレオアップミキサとも呼ばれる。アップミックスステージ４は、オーディオ信号ＤＭとＰＳパラメータ５に基づき、ステレオ信号Ｌ′、Ｒ′を発生するように構成されている。好ましくは、アップミックスステージ４は、ＤＭ信号を用いるだけでなく、サイド信号やある種の擬似サイド信号（図示せず）を用いる。これは、図４と図５のより拡張した実施形態を参照して、本明細書で後で説明する。

装置２は次のアイデアに基づく。すなわち、受信したミッド信号とサイド信号を単に合成するだけでは、ステレオ信号を再構成するには受信したサイド信号のノイズが多すぎるかも知れないが、それにも係わらず、この場合でも、サイド信号やＲ／Ｌ信号中のサイド信号成分はＰＳパラメータ推定ステージ３においてステレオパラメータ分析に使うには十分良いことがある。その結果得られるＰＳパラメータ５を用いて、ＦＭレシーバ１の出力におけるオーディオ信号と比較して、ノイズレベルが低いステレオ信号Ｌ′、Ｒ′を発生する。

このように、受信状態が悪いＦＭ無線信号は、パラメトリックステレオのコンセプトを用いて「クリーンアップ」できる。ＦＭ無線信号の歪みとノイズの大部分は、サイドチャンネルにあり、ＰＳダウンミックスで使用しないこともできる。それにもかかわらず、受信状態が悪い場合でも、サイドチャンネルの品質はＰＳパラメータを取り出すには十分であることが多い。

以下の図面では、オーディオ処理装置２への入力信号は左／右ステレオ信号である。オーディオ処理装置２は、その中のいくつかのモジュールに小さい修正をすると、ミッド／サイド表示の入力信号も処理できる。それゆえ、ここで説明するコンセプトはミッド／サイド表示の入力信号に関しても用いることができる。

図３は、ＰＳベースの、ＰＳエンコーダ７とＰＳデコーダ８を使用するオーディオ処理装置２の一実施形態を示す。この例では、パラメータ推定ステージ３はＰＳエンコーダ７の一部であり、アップミックスステージ４はＰＳデコーダ８の一部である。「ＰＳエンコーダ」と「ＰＳデコーダ」との用語は、装置２のオーディオ処理ブロックの機能を記述する名称として用いる。留意点として、オーディオ処理はすべて同じＦＭレシーバデバイスにおいて発生する。これらのＰＳエンコーディングプロセス及びＰＳデコーディングプロセスは強く結合していて、「ＰＳエンコーディング」と「ＰＳデコーディング」との用語は、オーディオ処理機能の遺産を記述するときのみに用いる。

ＰＳエンコーダ７は、ステレオオーディオ入力信号Ｌ、Ｒに基づき、オーディオ信号ＤＭとＰＳパラメータ５を発生する。任意的に、ＰＳエンコーダ７はさらに信号強度信号６を用いる。オーディオ信号ＤＭはモノラルダウンミックスであり、好ましくは受信ミッド信号に対応する。Ｌ／ＲチャンネルがＤＭ信号を構成すると仮定すると、受信サイドチャンネルの情報はＤＭ信号には完全に排除されていることがある。よって、この場合、モノラルダウンミックスＤＭにはミッド情報のみが含まれる。よって、ＤＭ信号ではサイドチャンネルからのノイズが排除される。しかし、エンコーダ７は一般的にＬ＝Ｍ＋ＳとＲ＝Ｍ−Ｓを入力（その結果、ＤＭ＝（Ｌ＋Ｒ）／２＝Ｍ）とするので、サイドチャンネルはエンコーダ７のステレオパラメータ分析の一部である。

実験結果が示すところによると、中間レベルのノイズを含む受信サイド信号は、ステレオ自体の再構成には十分良くはないが、ＰＳエンコーダ７のステレオパラメータ分析にとっては十分良いことがある。

モノラル信号ＤＭとＰＳパラメータ５をＰＳデコーダ８で用いて、ステレオ信号Ｌ′、Ｒ′を再構成する。

図４は、図３のオーディオ処理装置２の拡張バージョンを示す図である。ここで、モノラルダウンミックス信号ＤＭとＰＳパラメータに加え、受信サイド信号Ｓ_０はＰＳデコーダ８に送られる。このアプローチはＰＳ符号化の「残差符号化」法と同様であり、このアプローチにより、受信状態が完全ではないが良い場合に、受信サイド信号Ｓ_０の少なくとも一部（例えば、ある周波数帯域）の使用ができる。受信サイド信号Ｓ_０は、モノラルダウンミックス信号がミッド信号に対応する場合に、使われることが好ましい。しかし、モノラルダウンミックス信号がミッド信号に対応しない場合、より一般的な残差信号を受信サイド信号Ｓ_０の代わりに使うことができる。かかる残差信号は、ダウンミックスとＰＳパラメータによりオリジナルチャンネルを表すことに伴うエラーを示し、ＰＳエンコーディング方式で用いられることが多い。以下、受信サイド信号Ｓ_０を使用した場合の説明は、残差信号の場合にもあてはまる。

ＰＳエンコーダ／デコーダにおける残差信号の使用は、ＭＰＥＧサラウンド標準（ISO/IEC ２３００３-１:２００７, MPEG Surround参照）と論文「MPEG Surround - The ISO/MPEG Standard for Efficient and Compatible Multi-Channel Audio Coding」J. Herre et al., Audio Engineering Convention Paper ７０８４, １２２nd Convention, May ５-８, ２００７）などに記載されている。

図５は、図４のＰＳエンコーダ７とＰＳデコーダ８の一実施形態を示す図である。ＰＳエンコーダモジュール７は、ダウンミックスジェネレータ９とＰＳパラメータ推定ステージ３とを有する。例えば、ダウンミックスジェネレータ９は、好ましくはミッド信号Ｍに対応するモノラルダウンミックスＤＭ（例えば、ＤＭ＝Ｍ＝（Ｌ＋Ｒ）／ａ）を生成し、任意的に、受信サイド信号Ｓ_０＝（Ｌ−Ｒ）／ａに対応する第２の信号も発生する。

ＰＳパラメータ推定ステージ３は、ＰＳパラメータ５として、Ｌ入力とＲ入力の間の相関とレベル差とを推定できる。任意的に、パラメータ推定ステージは、ＦＭレシーバにおける信号パワーである信号強度６を受け取る。この情報は、ＰＳパラメータ５の信号強度６が低い場合に、信頼性に関する決定に使用できる。信頼性が低い場合、出力信号Ｌ′、Ｒ′がモノラル出力信号又は擬似ステレオ出力信号となるように、ＰＳパラメータ５を設定できる。モノラル出力信号の場合、出力信号Ｌ′は出力信号Ｒ′と等しい。擬似ステレオ出力信号の場合、デフォルトのＰＳパラメータを用いて擬似又はデフォルトのステレオ出力信号Ｌ′、Ｒ′を発生してもよい。

ＰＳデコーダモジュール８は、ステレオミキシングマトリックス４ａと無相関器１０とを有する。無相関器は、モノラルダウンミックスＤＭを受け取り、擬似サイド信号として用いる無相関化信号Ｓ′を発生する。無相関器１０は、引用文献「Low Complexity Parametric Stereo Coding in MPEG-４」のセクション４で説明されているように、適当なオールパスフィルタにより、実現され得る。ステレオミキシングマトリックス４ａは、本実施形態では２×２アップミックスマトリックスである。

推定パラメータ５に応じて、マトリックス４ａはＤＭ信号を受信サイド信号Ｓ_０又は無相関化信号Ｓ′とミックスして、ステレオ出力信号Ｌ′とＲ′を生成する。信号Ｓ_０と信号Ｓ′の間の選択は、受信状態を示す信号強度６などの無線受信インジケータに依存する。受信サイド信号の品質を示す品質インジケータを替わりに、または追加的に用いてもよい。かかる品質インジケータの一例は、受信サイド信号の推定ノイズ（パワー）であってもよい。サイド信号が大きなノイズを含む場合、無相関化信号Ｓ′を用いてステレオ出力信号Ｌ′とＲ′を生成してもよい。一方、ノイズが小さい場合、サイド信号Ｓ_０を用いることができる。受信サイド信号のノイズを推定する様々な実施形態は、本明細書で後で説明する。

一例として、受信状態が良い（すなわち、信号強度が高い）場合、アップミキシングに信号Ｓ_０を用いる。一方、状態が悪い場合、アップミキシングは無相関化信号Ｓ′に基づき行う。好ましくは、ステレオミキシングモジュール４が受信サイド信号Ｓ_０又はＳ′のどちらを使うかは、周波数に応じて決まる。例えば、周波数が低い場合、受信サイド信号Ｓ_０を用い、周波数が高い場合、無相関化信号Ｓ′を用いる。これは図６を参照してより詳しく説明する。

信号Ｓ_０と信号Ｓ′の間の周波数によって変わる又は変わらない選択は、（例えば、信号強度６により制御される、アップミックスステージ６のセレクタ手段により）アップミックスステージ４で行われる。あるいは、信号Ｓ_０と信号Ｓ′との間の周波数により変わる又は変わらない選択は、（例えば、信号強度６に応じて）パラメータ推定ステージ３で行われる。次に、パラメータ推定ステージ３は、アップミックスパラメータをアップミックスステージ６に送る。アップミックスステージ６は、選択された信号（Ｓ_０又はＳ′）をアップミックスに用いさせる。例えば、Ｓ′を選択する場合、信号Ｓ_０に関するアップミックスパラメータはゼロに設定され、Ｓ′に関するパラメータはゼロに設定されない。あるいは、選択信号（図示せず）をアップミックスステージ６に送ってもよい。

アップミックス演算は次の行列方程式により行われることが好ましい：

ここで、重みファクタα、β、γ、δは信号ＤＭとＳの重みを決定する。モノラルダウンミックスＤＭは好ましくは受信ミッド信号に対応する。式中の信号Ｓは、無相関化信号Ｓ′又は受信サイド信号Ｓ_０のいずれかに対応する。アップミックスマトリックス要素、すなわち重みファクタα、β、γ、δは、例えば、引用論文「Low Complexity Parametric Stereo Coding in MPEG-４」（セクション２．２を参照）に記載されているように、または引用したMPEG-４標準文書ISO/IEC １４４９６-３:２００５（セクション８．６．４．６．２参照）に記載されているように、またはＭＰＥＧサラウンド仕様書ＩＳＯ／ＩＥＣ２３００３−１（セクション６．５．３．２参照）に記載されているように求められる。上記文献のこれらのセクション（及びこれらのセクションで参照されているセクション）は、ここに参照援用する。

好ましくは、Ｓ′とＳ_０との間の選択は周波数に依存する。これはアップミックスに用いる信号Ｓの構造例を示す図６に示した。図６に示したように、周波数が低い場合、受信サイド信号Ｓ_０がアップミックスに使われ、周波数が高い場合、無相関化信号Ｓ′がアップミックスに使われる。

受信サイド信号Ｓ_０がＳ_０＝（Ｌ−Ｒ）／２に対応し、Ｌ′＝Ｍ＋Ｓ_０、Ｒ′＝Ｍ−Ｍ_０である場合、モノラルダウンミックスＤＭは好ましくは（Ｌ＋Ｒ）／２に対応すべきである。これにより完全な再構成になり、すなわちＬ′＝ＬかつＲ′＝Ｒ。

受信サイド信号Ｓ_０を用いるＰＳアップミキサを用いる替わりに、残差信号を用いる汎用ＰＳアップミキサを用いても良い。求まる信号Ｌ′、Ｒ′はＰＳパラメータと残差信号とモノラルダウンミックスとの関数である。

図７はノイズリダクションを用いる実施形態を示す。図５に示したのと同様に、図７でも信号Ｓ_０は任意的である。信号Ｓ_０がある場合には、一般的なノイズリダクションアルゴリズムを用いて、ＤＭ信号とＳ_０信号のノイズリダクションを行うことができる。あるいは、設定が異なる２つのノイズリダクションモジュールを用いて、１つを信号ＤＭのノイズリダクションに用い、もう１つを信号Ｓ_０のノイズリダクションに用いてもよい。別の可能性として、一方の信号（例えば、信号ＤＭ又は信号Ｓ_０）だけにノイズリダクションをしてもよい。図７において、ノイズリダクションステージ１１が信号ＤＭのノイズリダクションを行い、ノイズリダクション後の信号ＤＭ′をＰＳデコーダ８とその中のアップミックスステージ４に送る。ノイズリダクションステージ１１は信号Ｓ_０のノイズリダクションを行い、ノイズリダクション後の信号Ｓ_０′をＰＳデコーダ８に送る。

図８は、装置２の別の実施形態を示す図である。ここで、ノイズリダクション方法１２がステレオ入力信号に適用され、その結果ノイズリダクションされた信号Ｒ′、Ｌ′がＰＳエンコーダ８のＰＳパラメータ推定ステージ３により分析される。ダウンミックス信号ＤＭはノイズリダクションステージ１２を含まない経路を通るので、ノイズリダクションは非常に強い（aggressive）ものでもよく、ＰＳパラメータの取得に対して最適化されたものであってもよい。

モノラルダウンミックス号ＤＭは、Ｌ、Ｒチャンネルに同じ重みファクタ（例えば、重みファクタ１又は重みファクタ１／２を用いて）を加えて発生してもよい。信号ＤＭは受信ミッド信号に対応する。重みファクタ１／２を用いるとき、信号ＤＭの振幅は、重みファクタ１を用いるときの信号ＤＭの振幅の半分である。

任意的に、信号Ｌ／Ｒ又は信号ＤＭに（、及びもし使っていればＳ_０にも）何らかのノイズリダクションを適用してもよい。例えば、信号ＤＭにノイズリダクションをかけてもよい（図８の任意的ノイズリダクションステージ１１を参照）。好ましくは、このノイズリダクションステージは、強い（aggressive）ノイズリダクションステージ１２より弱い（gentler）ものである。ノイズリダクションステージ１１は、ダウンミックスステージ９の上流に（例えば、装置２の入力に又はダウンミックスステージ９の直前に）配置してもよい。

ある受信状態では、ＦＭレシーバ１はモノラル信号のみを提供し、送られてきたサイド信号はミュートされる。これは、典型的には、受信状態が非常に悪く、サイド信号にノイズが多い時に起こる。ＦＭステレオレシーバ１がステレオ無線信号のモノラル再生に切り換えられると、アップミックスステージは、好ましくはプリセットアップミックスパラメータなどのブラインドアップミックス（blind upmix）のアップミックスパラメータを用い、擬似ステレオ信号を発生する。すなわち、アップミックスステージは、ブラインドアップミックスのアップミックスパラメータを用いてステレオ信号を発生する。

受信状態が極めて悪い場合に、モノラル再生に切り換えるＦＭステレオレシーバ１の実施形態もある。信頼できるＰＳパラメータ５を推定するには受信状態が悪すぎる場合、アップミックスステージは、好ましくは、ブラインドアップミックスのアップミックスパラメータを用い、それに基づいて擬似ステレオ信号を発生する。

図９は、ＦＭレシーバ１のモノラルのみの出力の場合に、擬似ステレオ発生をする実施形態を示す。ここで、モノラル／ステレオディテクタ１３を用いて、装置２への入力信号がモノラルか、すなわちＬチャンネルとＲチャンネルの信号が同じか検出する。ＦＭレシーバ１のモノラル再生の場合、モノラル／ステレオディテクタ１３は、例えばアップミックスパラメータを固定したＰＳデコーダを用いて、ステレオにアップミックスすることを示す。言い換えると：この場合、アップミックスステージ４は、ＰＳパラメータ推定ステージ３（図９には図示せず）からのＰＳパラメータを用いず、固定のアップミックスパラメータ（図９には図示せず）を用いる。

任意的に、スピーチディテクタ１４を付加して、受信信号が主にスピーチか音楽か示してもよい。かかるスピーチディテクタ１４により、信号に応じたブラインドアップミックスができる。例えば、かかるスピーチディテクタ１４により、信号に応じたアップミックスパラメータができる。好ましくは、１つ以上のアップミックスパラメータをスピーチに対して用い、これとは異なる１つ以上のアップミックスパラメータを音楽に対して用いることもできる。かかるスピーチディテクタ１４は、ボイスアクティビティディテクタ（ＶＡＤ）により実現できる。厳密に言うと、図９のアップミックスステージ４は、無相関器１０と、２×２アップミックスマトリックス４ａと、モノラル／ステレオディテクタ１３及びスピーチディテクタ１４の出力を実際のステレオアップミックスへの入力として用いる何らかのＰＳパラメータに変換する手段とを有する。

図１０は、ＦＭレシーバ１により供給されるオーディオ信号が、受信状態が時間的に変化して悪くなったために、ステレオとモノラルとの間で切り替わる（toggle）時の一般的な問題を示す。モノラル／ステレオの切替（toggling）のときにステレオサウンドイメージを維持するため、エラー隠蔽方法を用いても良い。隠蔽を適用する時間を図１０に「Ｃ」で示した。ＰＳ符号化の隠蔽に対するアプローチは、ＦＭレシーバ１のオーディオ出力がモノラルになり新しいＰＳパラメータを計算できない場合には、前に推定したＰＳパラメータに基づくアップミックスパラメータを使うものである。例えば、アップミックスステージ４は、ＦＭレシーバ１のオーディオ出力がモノラルになったので新しいＰＳパラメータを計算できない場合には、前に推定したＰＳパラメータを使う。このように、ＦＭステレオレシーバ１がモノラルオーディオ出力に切り替わったとき、ステレオアップミックスステージ４は、ＰＳパラメータ推定ステージ３の前に推定したＰＳパラメータを用い続ける。ステレオ出力のドロップアウト時間が十分短く、ＦＭ無線信号のステレオサウンドイメージがドロップアウト期間と同様に維持される場合、ドロップアウトは装置２のオーディオ出力では聞こえないか、かすかに聞こえるだけである。他のアプローチでは、前に推定したパラメータのアップミックスパラメータを補間及び／又は外挿してもよい。前に推定したＰＳパラメータに基づくアップミックスパラメータの決定に関して、本明細書における教示を考慮して、送信エラー（例えば、破損データや消失データ）の効果を緩和するためにオーディオデコーダで用いられるエラー隠蔽メカニズムとして知られているその他の方法を用いることもできる。

ＦＭレシーバ１が短時間の間、ノイズが多いステレオ信号を出し、その信号に基づいて信頼できるＰＳパラメータを推定するには悪すぎる場合、前に推定したＰＳパラメータに基づくアップミックスパラメータを用いる同じアプローチを適用してもよい。

以下、エラー補正を行う高度ＰＳパラメータ推定ステージ３′を、図１１を参照して説明する。ノイズが多いサイド成分を含むステレオ信号に基づいてＰＳパラメータを推定する場合、ＣＬＤパラメータ（Channel Level Differences）とＩＣＣパラメータ（Inter-channel Cross-Correlation）を決定するために、ＰＳパラメータを決定する従来の式を使うと、ＰＳパラメータの計算にはエラーが生じる。

サイド信号中のノイズがミッド信号とは独立であると仮定すると：
− ノイズの無いステレオ信号に基づき推定されたＩＣＣ値と比較して、ＩＣＣ値は０に近くなる、及び
− デシベル単位のＣＬＤ値は、ノイズの無いステレオ信号に基づき推定したＣＬＤ値と比較して、０ｄＢに近くなる。

装置２は、好ましくは、ＰＳパラメータ中のエラーを補償するため、（悪い）無線送信により生じた受信サイド信号のノイズのパワーに特徴的なノイズパラメータを決定するように構成されたノイズ推定ステージを有する。ノイズパラメータは、ＰＳパラメータを推定するときに考慮される。これは図１１に示したように実施できる。

図１１では、信号強度データ６は少なくとも部分的にエラーを補償するために用いることができる。信号強度６は、ＦＭ無線レシーバで利用できることが多い。信号強度６は、ＰＳエンコーダ７のパラメータ分析ステージ３に入力される。サイド信号ノイズパワー推定ステージ１５において、信号強度値６はサイド信号ノイズパワー推定Ｎ^２に変換される。Ｎ^２＝Ｅ（ｎ^２）、ここでＥ（）は期待値演算子である。信号強度６の替わりとして、又は信号強度６に加えて、オーディオ信号Ｌ、Ｒは、後で説明するように、信号ノイズパワーの推定に用いることができる。

ノイズがある実際のステレオ入力信号値ｌ_{ｗ／ ｎｏｉｓｅ}とｒ_{ｗ／ ｎｏｉｓｅ}は、図１１に示した内部ＰＳパラメータ推定ステージ３′に入力されるが、ノイズの無い値ｌ_{ｗ／ｏ ｎｏｉｓｅ}とｒ_{ｗ／ｏ ｎｏｉｓｅ}により表すことができる。

留意点として、ここでは受信サイド信号をｓ＋ｎとモデル化する。ここで「ｓ」は下の（歪みのない）サイド信号であり、「ｎ」は無線送信チャンネルにより生じるノイズ（歪み信号）である。さらに、さらに仮定として、信号ｍは無線送信チャンネルのノイズにより歪んでいない。

このように、対応する入力パワーＬ_{ｗ／ ｎｏｉｓｅ} ^２、Ｒ_{ｗ／ ｎｏｉｓｅ} ^２と、相互相関Ｌ_{ｗ／ ｎｏｉｓｅ}Ｒ_{ｗ／ ｎｏｉｓｅ}は次式で書ける：

Ｎ^２はサイド信号ノイズパワー推定であり、Ｎ^２＝Ｅ（ｎ^２）、ここでＥ（）は期待値演算子である。

上記の式を再構成して、ノイズが無い、対応する補償パワーと相互相関を決定できる：

補償パワーと相互相関に基づくエラー補償したＰＳパラメータの取得は、次の式で行える：

かかるパラメータ取得により、ＰＳパラメータの計算における推定Ｎ^２を補償できる。

図１１では、サイド信号ノイズパワー推定ステージ１５は、信号強度６及び／又はオーディオ入力信号（ＬとＲ）に基づきノイズパワー推定Ｎ^２を求めるように構成されている。ノイズパワー推定Ｎ^２は、周波数及び時間の両方に応じて変わり得る。

サイド信号ノイズパワーＮ^２を決定するのにいろいろな方法を用いることができる。例えば、
− ミッド信号のパワー最小値（スピーチ中のポーズ）を検出したとき、サイド信号のパワーはノイズのみである（すなわち、この状況ではサイド信号のパワーはＮ^２と一致する）と仮定できる。
− Ｎ^２推定は信号強度データ６の関数により画定できる。関数（又はルックアップテーブル）は実験的（物理的）測定により設計できる。
− Ｎ^２推定は信号強度データ６及び／又はオーディオ入力信号（ＬとＲ）の関数により画定できる。その関数はヒューリスティックルールにより設計できる。
− Ｎ^２推定は、ミッド信号とサイド信号の信号タイプコヒーレンスの研究に基づく。元のミッド信号とサイド信号は、例えば、同様の音調対ノイズ比又は波高因子又はその他のパワーエンベロープ特性を有すると仮定できる。これらの特性のずれを用いて、高レベルのＮ^２を示すことができる。

以下、オーディオ処理装置２の別の好ましい実施形態を説明する。

好ましくは、装置２は、図９と図１０に示すように、受信サイド信号が現実的にはノイズだけの場合、擬似ステレオ（ブラインドアップミックス）オペレーションにスムースに切り換えるように、構成されている。これにより、ＦＭレシーバ１がモノラルオペレーションに切り換えられた場合に、又は装置２の入力におけるステレオ信号のサイド信号部分にノイズが多く、信頼できるＰＳパラメータを推定できない場合に、装置２の出力に擬似ステレオ信号を出力できる。

サイド信号にほとんどノイズが無い場合、装置２は、パラメトリックステレオオペレーションではなく、通常のステレオオペレーションにスムースに切り替わる。通常のステレオオペレーションでは、装置２の信号改善機能は基本的に非アクティブ化されている。非アクティブ化されている場合、装置に入力されたオーディオ信号は、装置２の出力に基本的に素通りする。

あるいは、通常のステレオオペレーションは、図４と図６に示した受信サイド信号Ｓ_０を用いて実現できる。通常ステレオオペレーションの場合、アップミックスステージ４でミックスするために、受信サイド信号Ｓ_０を用いる。アップミックスステージ４でアップミックスパラメータを適切に選択するとき、アップミックスステージ４の出力信号Ｌ′、Ｒ′はＦＭトランスミッタ１の出力信号Ｌ、Ｒに対応する：例えば、次式により、モノラルダウンミックスＤＭと受信信号Ｓ_０とをミックスするとき、

より好ましくは、通常ステレオモード又はパラメトリックステレオモードの選択は、周波数によって変わる。すなわち、周波数帯域が異なると選択も異なる。周波数が高くなると受信サイド信号の信号対ノイズ比が悪くなるので、これは有用である。

装置２から出力できる最も良いステレオ信号を常に供給するために、異なるオペレーションモード間のスムースな切替を、その時の受信状態に動的に適合させる。信号対ノイズ比が高い場合、通常ＦＭステレオオペレーション（ＰＳ処理に基づくノイズリダクションをしないもの）が好ましく、信号対ノイズ比が低い場合、ステレオ信号はＰＳ処理により大幅に改善される。

好ましくは、ＰＳエンコーダ７のモノラルダウンミックスＤＭの発生は、モノラルダウンミックスＤＭにサイド信号からのノイズができるだけ漏れないように行わねばならない。これには、非常に低ビットレートの符号化システムで通常は利用される（ＭＰＥＧ−４用のＭＰＥＧ−４ＰＳエンコーダなどの）ＰＳエンコーダで一般的に使われるものとは異なるダウンミックス方法が必要になる。これは、単純にミッド信号に一致する固定（非適応的）ダウンミックスＤＭ＝Ｍ＝（Ｌ＋Ｒ）／２と同じくらい簡単である。さらに、ＰＳデコーダ８におけるアップミックスは、ＰＳエンコーダ７で用いられる実際のダウンミックス方法に一般的には適用される。

留意点として、図面ではＰＳエンコーダ７とＰＳデコーダ８を別々のモジュールとして示したが、効率的な実施のコンテクストでは、ＰＳエンコーダ７とＰＳデコーダ８をできるだけ合体する方がもちろん有利である。

ここに説明したコンセプトは、ISO/IEC １４４９６-３ (MPEG-４ Audio)標準で定義されたＨＥ−ＡＡＣｖ２(High-Efficiency Advanced Audio Coding version ２)エンコーダ、ＭＰＥＧサラウンダに基づくエンコーダ、ＭＰＥＧ ＵＳＡＣ（Unified Speech and Audio coder）に基づくエンコーダ、及びＭＰＥＧ標準によりカバーされてないエンコーダなど、ＰＳ法を用いた任意のエンコーダに関して実施できる。

以下、例として、ＨＥ−ＡＡＣｖ２エンコーダを仮定するが、それにもかかわらず、このコンセプトはＰＳ法を用いる任意のオーディオエンコーダに関して用いることができる。

ＨＥ−ＡＡＣはロッシー（lossy）なオーディオ圧縮方式である。ＨＥ−ＡＡＣｖ１（HE-AAC version １）は、スペクトルバンドレプリケーション（ＳＢＲ）を用いて圧縮効率を高くしている。ＨＥ−ＡＡＣｖ２は、さらに、パラメトリックステレオを含み、非常に低いビットレートにおけるステレオ信号の圧縮効率を高めている。ＨＥ−ＡＡＣｖ２エンコーダは、本来的に、非常に低いビットレートで動作できるようにＰＳエンコーダを含む。かかるＨＥ−ＡＡＣｖ２エンコーダのＰＳエンコーダは、オーディオ処理装置２のＰＳエンコーダ７として用いることができる。特に、ＨＥ−ＡＡＣｖ２エンコーダのＰＳエンコーダ中のＰＳパラメータ推定ステージは、オーディオ処理装置２のＰＳパラメータ推定ステージ３として用いることができる。また、ＨＥ−ＡＡＣｖ２エンコーダのＰＳエンコーダ中のダウンミックスステージを、装置２のダウンミックスステージ９として用いることができる。

よって、本明細書で説明したコンセプトは、効率的にＨＥ−ＡＡＣｖ２エンコーダと組み合わせて、ＦＭステレオ無線レシーバの改善を実現することができる。かかる改善したＦＭステレオ無線レシーバは、ＨＥ−ＡＡＣｖ２録音機能を有する。ＨＥ−ＡＡＣｖ２エンコーダが、録音目的で記憶できるＨＥ−ＡＡＣｖ２ビットストリームを出力するからである。これは図１２に示した。この実施形態では、装置２は、ＨＥ−ＡＡＣｖ２エンコーダ１６とＰＳデコーダ８とを有する。ＨＥ−ＡＡＣｖ２エンコーダは、前掲の図面を参照して説明した、モノラルダウンミックスＤＭとＰＳパラメータ５を発生するのに用いるＰＳエンコーダ７を提供する。

任意的に、ＰＳエンコーダ７は、ＦＭ無線ノイズリダクションの目的に合わせて修正して、ＤＭ＝（Ｌ＋Ｒ）／ａによるダウンミックス方式などの固定ダウンミックス方式をサポートするようにできる。

上記の通り、モノラルダウンミックス信号ＤＭとＰＳパラメータ８をＰＳデコーダ８に送り、ステレオ信号Ｌ′、Ｒ′を発生する。モノラルダウンミックスＤＭは、モノラルダウンミックスＤＭの知覚符号化（perceptual encoding）のためにＨＥ−ＡＡＣｖ１に送られる。得られた知覚符号化したオーディオ信号とＰＳ情報は、ＨＥ−ＡＡＣｖ２ビットストリーム１８に多重化される。録音のため、ＨＥ−ＡＡＣｖ２ビットストリーム１８は、フラッシュメモリやハードディスクなどのメモリに記憶できる。

ＨＥ−ＡＡＣｖ１エンコーダ１７は、ＳＢＲエンコーダとＡＡＣエンコーダ（図示せず）を有する。ＳＢＲエンコーダは、一般的には、ＱＭＦ（quadrature mirror interbank）領域の信号処理を行い、そのためＱＭＦサンプルを必要とする。対照的に、ＡＡＣエンコーダは、一般的に、（一般的にはファクタ２でダウンサンプリングされた）時間領域のサンプルを必要とする。

ＨＥ−ＡＡＣｖ２エンコーダ中のＰＳエンコーダ７は、一般的には、すでにＱＭＦ領域のダウンミックス信号ＤＭを供給する。

ＰＳエンコーダ７はＨＥ−ＡＡＣｖ１エンコーダにＱＭＦ領域信号ＤＭを送信しているので、ＳＢＲ分析のためのＨＥ−ＡＡＣｖ１エンコーダのＱＭＦ分析変換はもう使われないこのように、ダウンミックス信号ＤＭをＱＭＦサンプルとして提供することにより、通常はＨＥ−ＡＡＣｖ１エンコーダの一部であるＱＭＦ分析を回避できる。これにより、計算負荷と複雑性が減少する。

ＡＡＣエンコーダの時間領域サンプルは、例えば、時間領域で単純な計算ＤＭ＝（Ｌ＋Ｒ）／２を行い、時間領域信号ＤＭをダウンサンプリングすることにより、装置２の入力から求められる。このアプローチは、おそらく最もコストがかからないアプローチだろう。あるいは、装置２は、ＱＭＦ領域ＤＭサンプルのハーフレートＱＭＦ合成を行っても良い。

留意点として、ＰＳエンコーダとＰＳデコーダは、両方が同じモジュールで実施されていれば、部分的に合体できる。

Claims (31)

1. ＦＭステレオ無線レシーバにより出力された左／右オーディオ信号又はミッド／サイドオーディオ信号を改善する装置であって、
   前記ＦＭステレオ無線レシーバからの前記左右オーディオ信号またはミッド／サイドオーディオ信号を受信するように構成された入力ステージと、
   ダウンミックスオペレーションにより前記左右オーディオ信号またはミッド／サイドオーディオ信号に基づき第１のオーディオ信号を発生するように構成されたダウンミックスステージと、
   前記左／右オーディオ信号又はミッド／サイドオーディオ信号に基づき、１つ以上のパラメトリックステレオパラメータを周波数により変化する又は周波数により変化しないで決定するように構成されたパラメトリックステレオパラメータ推定ステージと、
   前記第１のオーディオ信号と前記１つ以上のパラメトリックステレオパラメータとに基づいてステレオ信号を発生するように構成されたステレオミキシングモジュールと、を有し、
   前記ダウンミックスステージと、前記パラメトリックステレオパラメトリック推定ステージと、前記ステレオミキシングモジュールとは同一モジュールに実装されている、
   前記装置は、さらに、前記受信サイド信号のノイズパワーのノイズパラメータ特性を決定するように構成されたノイズ推定ステージを有し、
   前記パラメトリックステレオパラメータ推定ステージは、前記左／右オーディオ信号又はミッド／サイドオーディオ信号と前記ノイズパラメータとに基づき、１つ以上のパラメトリックステレオパラメータを、周波数により変化する又は周波数により変化しないで決定するように構成された、
   装置。
2. 前記装置は、前記第１のオーディオ信号に基づき無相関化信号を発生するように構成された無相関化器をさらに有し、
   前記ステレオミキシングモジュールは、
   −前記第１のオーディオ信号と、
   −前記１つ以上のパラメトリックステレオパラメータと、
   −前記無相関化信号又はその少なくとも１つの周波数帯域と、
   に基づいて前記ステレオ信号を発生するように構成された、
   請求項１に記載の装置。
3. 前記ダウンミックスステージは、次式により前記第１のオーディオ信号を発生するように構成され、
   （Ｌ＋Ｒ）／ａ
   ここでＬとＲは前記左／右オーディオ信号の左チャンネルと右チャンネルとを示し、ａは実数である、
   請求項１または２に記載の装置。
4. 前記第１の信号は受信ミッド信号に対応する、
   請求項１ないし３いずれか一項に記載の装置。
5. 前記ステレオミキシングモジュールは、
   −前記第１のオーディオ信号と、
   −前記１つ以上のパラメトリックステレオパラメータと、
   −受信サイド信号又は残差信号である第２のオーディオ信号又はその少なくとも１つの周波数帯域と、
   に基づいて前記ステレオ信号を発生するように構成され、
   前記残差信号は前記左右オーディオ信号またはミッド／サイドオーディオ信号を前記第１のオーディオ信号と前記１つ以上のパラメトリックステレオパラメータにより表すことに伴うエラーを示す、請求項１に記載の装置。
6. 前記ダウンミックスステージはさらに、前記左／右オーディオ信号に基づいて前記第２のオーディオ信号を求めるように構成された、請求項５に記載の装置。
7. 前記装置はさらに、前記第１のオーディオ信号を受信して無相関化信号を出力する無相関化器を有し、
   前記ステレオミキシングモジュールは、
   −前記第２のオーディオ信号、または
   −前記無相関化信号、
   に選択的に基づいて前記ステレオ信号を発生し、
   前記選択は周波数により変化しない又は変化する、
   請求項５に記載の装置。
8. 前記選択は周波数により変化する、請求項７に記載の装置。
9. 前記ステレオミキシングモジュールは、
   −第１の周波数範囲の第２のオーディオ信号と、
   −第２の周波数範囲の前記無相関化信号と、
   を使う、
   前記第１の周波数範囲の周波数は、前記第２の周波数範囲の周波数より低い、
   請求項８に記載の装置。
10. 前記選択は、
    前記無線受信状態を表示する無線受信インジケータ、及び／又は
    前記受信サイド信号の品質を示す品質インジケータに依存する、
    請求項７に記載の装置。
11. 前記１つ以上のパラメトリックステレオパラメータは、チャンネルレベル差を示すパラメータ及び／又はチャンネル間相互相関を示すパラメータを含む、
    請求項１ないし１０いずれか一項に記載の装置。
12. 前記装置はさらに、前記第１のオーディオ信号のノイズリダクションを行うノイズリダクションステージを有し、
    ノイズリダクションをした前記第１のオーディオ信号は、ノイズリダクションをした前記第１のオーディオ信号と前記１つ以上のパラメトリックステレオパラメータを発生する前記ステレオミキシングモジュールに送られる、
    請求項１ないし１１いずれか一項に記載の装置。
13. 前記装置は、さらに、前記左／右オーディオ信号又はミッド／サイドオーディオ信号のノイズリダクションを行うノイズリダクションステージを有し、
    ノイズリダクションをした前記左／右オーディオ信号又はミッド／サイドオーディオ信号は、前記１つ以上のパラメトリックステレオパラメータを発生するパラメトリックステレオパラメータ推定ステージに送られる、
    請求項１ないし１１いずれか一項に記載の装置。
14. 前記第１のオーディオ信号は、前記ノイズリダクションステージの上流の前記左／右オーディオ信号又はミッド／サイドオーディオ信号から求める、
    請求項１３に記載の装置。
15. 前記装置は、前記ＦＭステレオレシーバが前記ステレオ無線信号のモノラル出力を選択することを検知し、又は無線受信状態が悪いことを検知するように構成され、
    前記ＦＭステレオレシーバが前記ステレオ無線信号のモノラル出力を選択すること、又は受信状態が悪いことを前記装置が検知した場合、前記ステレオミキシングモジュールは１つ以上のブラインドアップミックス用アップミックスパラメータを用いる、
    請求項１ないし１４いずれか一項に記載の装置。
16. 前記１つ以上のブラインドアップミックス用アップミックスパラメータは、１つ以上のプリセットアップミックスパラメータである、
    請求項１５に記載の装置。
17. 前記装置は、さらに、前記左／右オーディオ信号又はミッド／サイドオーディオ信号が主にスピーチであるか示すスピーチディテクタを有し、
    前記１つ以上のブラインドアップミックス用アップミックスパラメータは、前記スピーチディテクタの表示に基づく、
    請求項１５に記載の装置。
18. 前記装置は、前記ＦＭステレオレシーバが前記ステレオ無線信号のモノラル出力を選択することを検知し、又は無線受信状態が悪いことを検知するように構成され、
    前記ＦＭステレオレシーバがモノラル出力に切り替わり、又は無線受信状態が悪いとき、前記ステレオミキシングモジュールは、前記パラメトリックステレオパラメータ推定ステージからの前に推定された１つ以上のパラメトリックステレオパラメータに基づく１つ以上のアップミックスパラメータを用いる、
    請求項１ないし１４いずれか一項に記載の装置。
19. 前記ＦＭステレオレシーバがモノラル出力に切り替わり、又は無線受信状態が悪いとき、前記ステレオミキシングモジュールは、前記パラメトリックステレオパラメータ推定ステージからの前に推定された１つ以上のパラメトリックステレオパラメータをアップミックスパラメータとして使い続ける、
    請求項１８に記載の装置。
20. 前記装置は、前記ＦＭステレオ無線レシーバにおける無線受信状態が良いことを検知するように構成され、
    前記入力ステージは前記ＦＭステレオ無線レシーバから前記左右オーディオ信号を受信するように構成され、
    前記装置は、無線受信状態が良いことを検知すると、ノーマルステレオモードを選択し、
    ノーマルステレオモードでは、前記ステレオ信号は前記左右オーディオ信号に対応する、
    請求項１ないし１４いずれか一項に記載の装置。
21. 前記装置は、周波数に応じて、ノーマルステレオモードを選択するように動作可能である、
    請求項１ないし２０いずれか一項に記載の装置。
22. 前記装置は、
    前記パラメトリックステレオパラメータ推定ステージを有するパラメトリックステレオエンコーダと、
    前記ステレオミキシングモジュールを有するパラメトリックステレオデコーダとを有する、
    請求項１ないし２１いずれか一項に記載の装置。
23. 前記装置はパラメトリックステレオをサポートするオーディオエンコーダを有し、前記オーディオエンコーダはパラメトリックステレオエンコーダを有し、前記パラメトリックステレオパラメータ推定ステージは前記パラメトリックステレオエンコーダの一部である、
    請求項１ないし２１いずれか一項に記載の装置。
24. 前記オーディオエンコーダはＨＥ−ＡＡＣｖ２オーディオエンコーダである、
    請求項２３に記載の装置。
25. 前記オーディオエンコーダはオーディオビットストリームを出力する、
    請求項２３に記載の装置。
26. 前記ＨＥ−ＡＡＣｖ２エンコーダはＨＥ−ＡＡＣｖ２ビットストリームを出力する、請求項２４に記載の装置。
27. 前記ＨＥ−ＡＡＣｖ２エンコーダは前記パラメトリックステレオエンコーダの下流にＨＥ−ＡＡＣｖ１エンコーダを有し、
    前記第１のオーディオ信号は、ＱＭＦ領域の信号であり、前記ＨＥ−ＡＡＣｖ１エンコーダに送られ、
    前記ＨＥ−ＡＡＣｖ１エンコーダは前記第１のオーディオ信号のＱＭＦ分析を行わない、
    請求項２５に記載の装置。
28. ミッド信号とサイド信号を有するＦＭ無線信号を受信するように構成され、請求項１ないし２７いずれか一項に記載の装置を有するＦＭステレオ無線レシーバ。
29. ミッド信号とサイド信号を有するＦＭ無線信号を受信するように構成されたＦＭステレオレシーバと、
    請求項１ないし２７いずれか一項に記載の装置とを有する無線通信デバイス。
30. ＦＭ無線信号を受信するように構成されたＦＭステレオ無線レシーバの左／右オーディオ信号又はミッド／サイドオーディオ信号を改善する方法であって、
    前記ＦＭステレオ無線レシーバから前記左右オーディオ信号またはミッド／サイドオーディオ信号を受信する段階と、
    ダウンミックスオペレーションにより前記左右オーディオ信号または前記ミッド／サイドオーディオ信号に基づき第１のオーディオ信号を発生する段階と、
    前記左右オーディオ信号又はミッド／サイドオーディオ信号に基づき、周波数により変わる又は周波数により変わらない態様で、１つ以上のパラメトリックステレオパラメータを決定する段階と、
    アップミックスオペレーションにより、前記第１のオーディオ信号と前記１つ以上のパラメトリックステレオパラメータとに基づいてステレオ信号を発生する段階と、を有し、
    前記第１のオーディオ信号の発生と、前記決定と、前記ステレオ信号の発生とは、同一のモジュールで実行され、
    前記方法は、さらに、前記受信サイド信号のノイズパワーのノイズパラメータ特性を決定する段階を有し、
    前記１つ以上のパラメトリックステレオパラメータを決定する段階は、前記左／右オーディオ信号又はミッド／サイドオーディオ信号と前記ノイズパラメータとに基づき、１つ以上のパラメトリックステレオパラメータを、周波数により変化する又は周波数により変化しないで決定する、
    方法。
31. 前記方法は、さらに、
    前記第１のオーディオ信号に基づき無相関化信号を発生する段階を有し、前記ステレオ信号は前記第１のオーディオ信号と、前記無相関化信号と、前記１つ以上のパラメトリックステレオパラメータとに基づいて前記アップミックスオペレーションにより発生される、
    請求項３０に記載の方法。

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