JPH04506141A - ポリフォニックコーディング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ポリフォニックコーディング 本発明は、特にスピーチ信号をコーディングするためのポリフォニックコーディ ング技術に関する。

ポリフォニック特にステレオフォニック音がモノフォニック音よりも感覚的にア ピールすることは良く知られている。

例えば会議室内のようないくつかの音源が別の室に送信される場合、ポリフォニ ック音は元の音フィールドの空間的な再構成を可能にし、各音源のイメージは元 の会議室におけるその位置に対応した識別可能な点で知覚される。これは、各参 加者が彼の音声の音および会議室内の彼の知覚された位置の両方によって識別さ れるため、聴覚会議論議中の混乱および誤認を防止することができる。

必然的にポリフォニック伝送にはモノフォニック伝送に比較して伝送容量の向上 が要求される。２つの独立したチャンネルを伝送し、したがって要求された伝送 容量を二倍にする通常の方法は多数の適用において許容できない高い費用を課し 、場合によっては固定された伝送容量を有する既存のチャンネルを使用する必要 があるため不可能である。

ステレオフォニツク（すなわち２チヤンネルポリフオニツク）システムにおいて 、異なる位置における２つのマイクロフォン（以降左および右マイクロフォンと 呼ばれる）は室内で発生された（例えば大または人の発声によって）音を採取す るために使用される。マイクロフォンによって採取された信号は一般に異なって いる。各マイクロフォン信号（以降、それぞれラプラス変換ＸＬ（Ｓ）によるＸ Ｌ　（ｔ）、およびラプラス変換Ｘ　（ｓ）によるＸ、（ｔ）と呼ばれる）は各 音響伝達関数によって処理された音源信号の重複であると考えられる。これらの 伝達関数は音源と各マイクロフォンとの間の距離によって、また室の音響特性に よって強く影響される。例えば室内のある固定点で発声する単一の人のような単 一音源の場合、音源と左および右のマイクロフォンとの間の距離は異なる遅延を 生じさせ、異なる程度の減衰も生じる。

会議室のような大部分の実際の環境において、各マイクロフォンに達する信号は 共振および反共振のために時間拡散する周波数依存性着色およびディスクリート なエコーを直接生成するだけでな（多数の反射された通路（例えば壁または天井 から）を介して進む。

上記から理論的には、１つのマイクロホンからの信号は一般的に例えばインター チャンネル伝達関数Ｈ：すなわちＸＬ（ｓ）−Ｈ（Ｓ）ＸＲ（Ｓ）を構成するこ とによって他方のものからのそれに関連され、ここでＳは複素周波数パラメータ である。この表示は、音信号が音源からマイクロホンに進んだときのそれに対す る室音響の影響の直線性および時間不変性の仮定に基づいている。しかしながら 、Ｈの性質に関する情報がないときにこの表示は２つの信号間の相関を仮定する にすぎない。しかしながら、このような仮定は単一音源の少なくとも特別の場合 において固有に感度が良く、シたがってステレオ信号を表すために必要なビット 率を減少する１つの方法は受信後の伝送および再導入の前にあるものの他のもの に関する冗長性を減少しなければならない。

一般に、Ｈ（ｓ）は特有ではなく、信号および時間依存性であることができる。

しかしながら、音源信号がホワイトであり相関されていない場合、すなわちそれ らの自動相関関数は１−０除いてゼロであるとき、交差相関関数は全てのｔに対 してゼロであり、Ｈ（ｓ）は急速に変化している音源信号の性質ではなく室音響 並びにマイクロホンおよび音源の位置のような急速な変化に支配されない係数に 依存する。

物理的な形態でこのようなシステムを実現するために因果性および安定性の基本 的問題が克服されなければならない。

ここで左のマイクロホンに達する前にｄＬ秒および右のマイクロホンに達する前 にｄＲ秒だけ遅延される単一の音源信号を検討する（その点は一般的な意味を有 するけれども）。音源が例えば左のマイクロホンに近い場合、ｄ　はｄＲより小 り さい。チャンネル間伝達関数Ｈ（ｓ）は右チャンネルＸＲ（１）を生成するよう に２つの遅延間の差ｄ　Ｒｄ　ＬだけＸＬ　（ｓ）を遅延しなければならない。

ｄ　−ｄＬは正であるため、Ｈ（ｓ）は原因である。信号源が左よりも右のマイ クロホンに近くに移動された場合、ｄ　−ｄＬは負になり、Ｈ（Ｓ）は被原因に なる。換言すると、右チャンネルと左チャンネルとの間には因果関係はないが、 所定の事象が最初に右チャンネルにおいて発生するためその逆が生じ、右チャン ネルは左チャンネルから予測されることができない。したかつて、１つの固定さ れたチャンネルが常に送信され、他方がそれから再構成される簡単なシステムが 直接的な意味で実現不可能であることが認められるであろう。

本発明の第１の観点によると、 異なる音源から少なくとも２つの入力チャンネルを受信する手段と、 このような信号の和を表す和チャンネルを生成し、その間の差を表す少なくとも １つの差チャンネルを生成する手段と、複数のオーダー予測フィルタに適用され た場合、フィルタ処理された和チャンネルから差チャンネルを予測することを可 能にする複数のパラメータ係数を周期的に発止する手段と、前記和チャンネルを 表すデータおよび前記差チャンネルの再構成を可能にするデータを出力する手段 とを具備しているポリフォニック信号コーディング装置が提供される。

第１の実施例において、差信号再構成データはフィルタ係数である。第２の実施 例において、差信号と和信号との間の差を表す残留分信号はこのようにフィルタ 処理されたときに送信機において形成され、これは差信号再構成データとして送 信される。この実施例において、予測される残留分信号はパックワードアダブチ −ジョン技術が予測フィルタ係数を得るためにデコーダで使用されることを可能 にするように効果的にエンコードされる。残留分も和チャンネルからの差チャン ネルの予測の不正確さを正すためにデコーダで予測フィルンネルから予測された （和および差信号を形成せずに）場合に、高品質のポリフォニック再構成を提供 するように適切な方法が因果関係を保証するために取られるならば有効である。

第３の実施例において、両者が送信される。

フィルタ係数を発生する手段は適応フィルタであることが好ましく、格子フィル タであることが有効である。このタイプのフィルタはまた非相および差ポリフォ ニックシステムにおいて利点を提供する。

好ましい実施例において、少なくとも１つの入力信号路にに種々の遅延手段が設 けられ、適切なオーダーの原因予測フィルタが使用されることができるように和 および差信号を形成する前に２つの信号を時間整列するように制御される。

本発明のこの観点はいくつかの重要な利点を提供する＝（ｉ）　“和信号”はモ ノフォニックエンコーディングと完全に適合可能であり、知覚不可能な遅延の導 入以外のポリフォニックコーディングによって影響されない。したがってステレ オが失われた場合、モノフォニック採取が利用できる。

（ｉｉ）和信号は修正せずに通常の低ビット率コーディング技術（例えば、ＬＰ Ｇ）によって送信されてもよい。

（ｉｉｉ）差信号に対するエンコーディング技術は上記の３つの実施例において 適用および利用可能な送信容量に適合させるように変化されることができる。残 留分信号および予測係数のタイプはまた種々の異なる方法で選択され、一方さら に基本的なエンコーディング原理に一致することができる。

（ｉｙ）全体的に、装置はモノフォニック送信と比較してビット率要求における 適度な増加によりポリフォニック信号をエンコードする。

（Ｖ）コーディングはデジタル方式であり、したがって装置の特性は予測可能で あり、エージングの影響または部品のドリフトに影響されず、容易に大量生産さ れる。

音源信号がホワイトでない（もちろん全てのスピーチまたは音楽信号を含む）場 合、Ｈ（ｓ）の近似値を計算する方法が“プレホワイトニングフィルタ”の考え を利用して本発明の第２の観点において提案される。

本発明の第２の観点によると、 少なくとも２つの入力チャンネルを受信する手段と、各フィルタ処理されたチャ ンネルを生成するためにこのチャンネルの最初のものの反転スペクトルに近似す るフィルタを備えた各入力チャンネルをフィルタ処理し、それによって第１のフ ィルタ処理されたチャンネルがスペクトル的にホワイトニング処理される手段と 、 前記フィルタ処理されたチャンネルを受信し、それぞれフィルタ処理されたチャ ンネル（第１のものではない）に対するパラメータデータを周期的に発生し、第 １のものからの各入力チャンネルの予測を可能にする手段と、第１のチャンネル を表すデータおよびこのパラメータデータを表すデータを出力する手段とを備え ているポリフォニック信号コーディング装置が提供される。

上記のような本発明のこの観点は、既存の技術と適合可能なデジタルシステムの 利点を提供し、要求されたチャンネル間伝達関数のモデリングの処理（エンコー ダにおける）を簡単にする。

本発明によると、このようなエンコーディングおよびデコーディング装置を含む システムのような広く対応したデコーディング装置もまた特に聴覚的な会議の適 用において提供される。本発明の別の観点はここでは請求の範囲に記載されてい る。

この明細書中の“予測”および“予測装置”という言葉は、過去のデータからの 将来のデータの予測だけでなく、別のチャンネルの過去および現在のデータから の現在のデータの評価も含んでいる。

以下、添付図面を参照して例示だけにより本発明を説明する。

図１は本発明の第１の観点によるエンコーダを全体的に示す。

図２は対応したデコーダを全体的に示す。

図３ａは本発明の好ましい実施例によるエンコーダを示す。

図３ｂは対応したデコーダを示す。

図４ａおよび図４ｂはそれぞれ本発明の第２の観点による対応したエンコーダお よびデコーダを示す。

図５８および図５ｂは本発明の第２の観点による対応したエンコーダおよびデコ ーダを示す。

図６は本発明のさらに別の実施例によるエンコーダの一部分を示す。

示された実施例は、表示を容易にするために２つのチャンネル（ステレオ）に限 定されているが、本発明は任意の数のチャンネルに対して一般化されてもよい。

２つのチャンネル信号間の冗長なものを取除く　（或は一方から他方を予測する ）１つの可能な方法は、ゆっくり変化しているパラメータが標準的な技術（例え ば、ブロック交差相関解析または連続格子適応等）によって計算される適応予測 フィルタを２つのチャンネル間に接続することである。聴覚会議環境において、 ２つの信号は室内の音源から生じ、各音源と各マイクロホンとの間の音響伝達関 数は典型的に弱い極（室の共振から）および強いゼロ（吸収および破壊的な妨害 のため）によって特徴付けられる。したがって、全てのゼロフィルタは音源とマ イクロホンと間の音響伝達関数に適した近似値を生成することができ、このよう なフィルタはまた音源が右のマイクロホンに近い場合、例えばＸＲ（ｔ）から左 のマイクロホン信号ＸＬ　（ｔ）を予測するために使用されることができる。し かしながら、音源が右のマイクロホンから離れるように移動され左の近く位置さ れた場合、要求されたフィルタの性質は因果関係を保証するために遅延が導入さ れた場合であっても効果的に逆にされる。フィルタは弱いゼロおよび強い極を有 する伝達関数をモデル化しなければならず、全てゼロのフィルタに対して困難な タスクである。別のタイプのフィルタは一般に本質的に安定していない。これの 純粋な影響は、音源が一方のマイクロホンから他方にシフトしたときに再構成さ れたチャンネルにおいて等しくない低下を生じさせることである。これはさらに 一方のチャンネル（例えば右）からの他方（例えば左）の簡単な予測を実行し難 くする。

本発明の第１の観点によるシステムにおいて、さらに良好な結果が“和信号“Ｘ ５　（ｔ）−ＸＬ　（ｔ）＋ＸＲ（ｔ）を形成し、差信号Ｘ、−Ｘ、（ｔ）−Ｘ Ｒ（ｔ）　、或は全てゼロの適応デジタルフィルタを使用して単にＸＬ　（ｔ） またはＸＲ（ｔ）のいずれかを予測することによって得られる。

実際に、ＸＲ（ｔ）およびＸ、（ｔ）（またはＸ５　（ｔ）およびＸ、（ｔ）） はデジタル信号ＸＲ［ｎｌおよびＸＬ［ｎｌ　（またはＸｓ　［ｎｌおよびＸＤ 　［ｎｌ）としてサンプルされたデータ形態で処理され、Ｈ（ｓ）ではなくｚ変 換伝達関数Ｈ（ｚ）を使用することがさらに便利である。

図１を参照すると、本質的な形態において本発明は例えば左および右のマイクロ ホンから１対のスピーチ信号を受信する１対の入力１ｘ、ｌｂを含む。入力にお ける信号ＸＲ（ｔ）およびＸＬ　（ｔ）はデジタル形態である。これに関して、 例えば帯域制限によって信号を予備処理することが便利である。

その後、各信号は加算器２および減算器３に供給され、加算器の出力は和信号Ｘ ｓ　（ｔ）−ＸＲ（ｔ）＋Ｘ、（ｔ）であり、減算器３の出力は差信号ｘ、−ｘ Ｒ（ｔ）　−ＸＬ　（ｔ）、すなわちＸｏ　＝Ｈ（ｓ　）　Ｘ　ｓ　（ｓ　）で ある。和および差信号は、和信号により駆動されたときに差信号を近似する多段 予測フィルタの係数を生じさせるフィルタ誘導段４に供給されれる残留分信号は また通常生成される（もっとも、これは必ずしも必要ではない）。和信号は送信 または蓄積のために差信号の再構成を可能にする別のデータと共にエンコードさ れる（好ましくはＬＰＧまたはサブバンドコーディングを使用して）。フィルタ 係数は送信されるか、或はその代りに（以下に論じられるように）残留分信号が 送信され、差チャンネルは技術的に知られたバックワード適応処理を使用する゛ 受信機でフィルタパラメータを得ることによって再構成されるか、もしくは両者 が送信されてもよい。

フィルタパラメータを直接計算する（ＬＰＧ解析技術を使用して）ことが可能で あるが、誘導段４を設ける１つの簡単で効果的な方法は入力として合計チャンネ ルを受信し、予測される残留分を減少するように差チャンネルをモデリングする 適応フィルタ（例えば適応トランスバーサルフィルタ）を使用することである。

フィルタ適応のこのような一般的な技術は技術的に良く知られている。

この構造による最初の実験は、残留分の平均２乗値を最小にするアルゴリズムに よる係数更新と共に構成の容易なトランスバーサルＦＩＲフィルタを使用してい る。フィルタ係数は、室の音響（およびしたがってチャンネル間伝達関数）が比 較的安定しているため、ゆっくりとしか変化しない。

図２を参照すると、対応した受信機において和信号Ｘ５（１）は差チャンネルに 対してフィルタパラメータまたは残留分信号のいずれか或は両者と共に受信され 、パラメータがコーグで誘導されたものに対応した適応フィルタ５は、受信され たパラメータまたはバックワード適応によって受信された残留分信号から導出さ れたパラメータのいずれかにより構成された場合、入力として和信号を受信し、 出力として再構成された差信号を生成する。和および差信号は共に加算器６およ び減算器７に供給され、それらは出力ノード８ａおよび８ｂにおいて出力として 再構成された左および右チャンネルをそれぞれ生成する。

高品質の和信号が送信されるため、エンコーダは完全にモノコンバーチプルであ る。したがってステレオ情報の損失の場合、モノフォニックバックアップが利用 可能である。

上述のように、伝達関数ＨおよびＨＲの一方の成分は信り 号源と各マイクロホンとの間の直接的な距離に関連した遅延成分であり、対応し た遅延差ｄが存在する。したがって、ｄたけ遅延されたときに一方のチャンネル と他方のものとの間に強い交差相関が存在する。

しかしながら、この方法は著しい処理パワーを必要とする。

ソナー研究に関する論文に見られる遅延評価の別の方法は適応フィルタを使用す ることである。左チヤンネル人力はフィルタ長の半分だけ遅延され、係数は平均 ２乗エラーまたは出力を最小にするためにＬＭＳアルゴリズムを使用して更新さ れる。トランスバーサルフィルタ係数は論理的に要求される交差相関係数になる 。これは、交差相関係数の最大値（最大フィルタ係数の位置での）がフィルタの 集束する前のある時間得られるこの遅延評価装置の特性に対して導出されなげれ ばフィルタ係数の不要な競争と考えられる。この方法は空間的な情報も入力チャ ンネルの相対振幅から利用できるためさらに改良される。これは集束を速めるた めにフィルタ係数に加重関数を適用するために利用されることができる。

図３ａを参照すると、本発明の好ましい実施例において計算されるべきフィルタ の複合性および長さは遅延計算段９においてｄの要求される値を計算する（上記 の方法の１つを使用することが好ましい）ことによって減少され、例えば遅延計 算器９によって制御される１対の可変遅延装置１０ａ、　１０ｂ（１つが固定お よび１つが可変の遅延装置を使用することもできる）を使用してｄだけ一方また は他方を遅延することによってチャンネルを時間整列させる。時間整列されたチ ャンネルにおけるスピーチ情報の主部分により、和および差信号が形成される。

図３ｂを参照すると、遅延長ｄは差チャンネル、並びにそれに続く左および右チ ャンネルを再構成した後、チャンネルの一方または他方における対応した可変長 遅延段１１ａ、ｌｌｂがチャンネル間遅延を保存することができるようにデコー ダに送信されることが好ましい。

したがって、示された構造において“和”信号は遅延ｄのためにＸ　（ｔ）＋Ｘ Ｒ（ｔ）の本当の和ではなく、それはＸ　（ｔ）＋ＸＲＣｔ−ｄ）である。した がって、加算器２および減算器３の下流に遅延装置１０ａ、　１０ｂ　（および 可能に遅延計算器）を配置することが好ましい。これは実用の目的に対して必要 なフィルタ長を減少する同じ利点を提供する。

実際に、遅延は一般に典型的に１．６ｎ＋ｓまで知覚不可能である。その代りと して、因果関係を保証するように十分に長い固定された遅延が使用され、はした がって遅延パラメータをエンコードする必要性を取除いてもよい。

上記のように本発明の第１の実施例において、フィルタパラメータだけが差信号 データとして送信される。１つの係数当り１６ビツトにより、これは５１２０ビ ット／秒の送信容量が差チャンネルに必要とされる（プラス遅延パラメータのた めの８ビツト）ことを意味する。これは和チャンネル（既存のモノフォニックエ ンコーディング技術によって効率的に送信された）　Ｉ：４８にビット／秒を割 当てる使用された標準方式の６４にビット／秒の送信システムの容量の５囲であ り、他の“オーバーヘッド”データに１６にビット／秒を供給する。実施例のそ れはこのモードは良好な信号対雑音比を提供し、ステレオイメージが存在するが 、予測フィルタを適合するために使用されたアルゴリズムの精度にかなり依存し ている。不正確さは、会話がある話し手から他者に前者からある距離で伝達され る特に会議の間にステレオイメージをずらす傾向がある。

図４８を参照すると、本発明の第２の実施例において残留分信号だけが差信号デ ータとして送信される。和信号は例えばサブバンドコーディングを使用してエン コードされる（１２ａ）。それはデコーダにおけるものと等しい信号を適応フィ ルタ４へ入力として供給するために局部的にデコードされる（１３ａ）。残留分 差チャンネルはまた残留分コーグ１２ｂによってエンコードされ（帯域制限を含 むことが可能）、対応した局部デコーダ１３ｂは最小にされた信号を適応フィル タ４に供給する。これがもたらす利点はパラメータを発生するときの不正確さが 残りのもののチャンネルのダイナミックレンジにおける増加およびＳＮＨにおけ る対応した減少を発生させることであるが、ステレオイメージにおいて損失はな い。

図４ｂを参照すると、デコーダにおいて解析フィルタパラメータはコーグにおけ る適応フィルタ４のバックワード適応レプリカフィルタ５を使用することによっ て送信された残留分から回復される。デコーダ１３ｃ、　１３ｄは局部デコーダ １３ａ。

１３ｂと同一であり、したがってフィルタ５は同じ入力を受信し、したがってエ ンコーダフィルタ４のものと同じパラメータを生成する。

別の実施例において（示されていない）、最初の２ｋＨｚにおける重要なステレ オ情報が損なわれずに保存され、高周波数における相対振幅情報がフィルタパラ メータによってかなり保持されているため、フィルタパラメータおよび残留分信 号の両者はサイド情報として送信され、残留分だけの実施例に関する多くの問題 を克服する。

上記の残留分だけおよびハイブリッド（すなわち残留分プラスパラメータ）の実 施例の両者は示されているように和チャンネルから差チャンネルを予測するため に使用されることが好ましい。しかしながら、ステレオイメージを保持する（Ｓ ＮＲにおける減少によるものでも）同じ利点は、入力チャンネルが和および差で はなく左および右である場合、因果関係の問題がある方法（例えば、一方または 他方の通路において比較的長い固定遅延を挿入することによって）で克服される ことが認められる。したがって本発明の技術的範囲はこれをも含んでいる。

上記のパラメータだけの実施例は和および差チャンネル間の冗長を取除くために 単一の適応フィルタ４を使用する。試験中に発見された効果は係数がある率で送 信されなければ、不思議な“ウィスパリング効果であり、それは音響環境におけ る変化を示すために必要なものではなかった。これは室音響伝達関数をモデリン グすることに加えて適応フィルタがまたスピーチのＬＰＧ解析を実行しようとし たためであった。

これは、室音響成分を原理的に残す急速に変化するスピーチ成分を減少するよう に図５に示されているような適応フィルタへの入力信号のスペクトルをホワイト ニングすることによって本発明の第２の観点において解決される。

本発明の第２の観点において、音響伝達関数をモデル化する適応フィルタ４は前 のものと同じであってもよい（例えば、オーダーｌＯの格子フィルタ）。和チャ ンネルはホワイトニングフィルタ１４ａ（格子または簡単なトランスバーサル構 造であってもよい）を通過させられる。

マスターホワイトニングフィルタ１４ａは和チャンネルを受信し、それ自身の出 力を最小にすることによって和信号（または少なくともそのスピーチ成分）に近 似したスペクトル反転フィルタを誘導するように調節する。したがって、フィル タ１４ａの出力は実質的にホワイトである。マスターフィルタ１４ａによって導 出されたパラメータは、差信号を受信してフィルタ処理するように接続されたス レイブホワイトニングフィルタ１４ｂに与えられる。したがって、スレイブホワ イトニングフィルタ１４ｂの出力は和信号の反転したものによってフィルタ処理 された差信号であり、これは実質的に共通信号成分を除去し、２つの間の相関を 減少し、主として室の音響応答を構成するフィルタ１４ｂの出力を残す。したが って、それは残留分のダイナミックレンジを著しく減少させる。

その結果は、室音響の結果としてのそれらの間のスペクトル差に影響を与えずに 和チャンネルをホワイトにし、また差チャンネルを部分的にホワイトにする。そ のため適応フィルタ４の誘導された係数が室音響のモデルパラメータであること である。

１実施例では係数だけが送信され、デコーダは図２のものである（他のフィルタ は不要）。この実施例においてもちろん残りのもののエンコーダ１２ｂおよびデ コーダ１３ｂは取除かれる。

適応フィルタは一般にスピーチにおけるピッチ情報のような長期間情報をフィル タ処理するほど長くはなく、和チャンネルは完全に“ホワイト”ではない。しか しながら、長期間予測装置（ＬＰＧコーディングとして知られている）がフィル タ１４ａおよび１４ｂにおいて付加的に使用された場合、フィルタ４は原理的に 差チャンネルだけをフィルタ処理し、したがって室音響の反転したものをモデル 化するように接続されることができる。

本発明のこの第２の観点は残留分のダイナミックレンジを減少するため、上記の 残留分だけの送信とこのホワイトニングスキムを使用することは有効である。こ の場合デコーダにおけるバックワード適応の前にホワイトニングフィルタの反転 したものを使用して残留分をフィルタ処理するか、或はポワイトニングフィルタ を使用して和チャンネルをフィルタ処理することが必要である。いずれかのフィ ルタは送信された和チヤンネル情報から導出されることができる。

図５ｂを参照すると、残留分だけの送信において適応ポヮイトニングフィルタ２ ４ａ（エンコーダにおけるフィルタ１４ａと同一）は（デコードされた）和チャ ンネルを受信し、その出力をホワイト化するように適応する。スレイブフィルタ ２４ｂ（エンコーダ１４ｂのフィルタと同一）は２４ａの係数を受信する。入力 としてホワイトにされた和チャンネルを使用し、（デコードされた）残留分から バックワード適応によって適応することによって、適応フィルタ５は（デコード された）残留分に付加されたフィルタ処理された信号を再生し、その和は差チャ ンネルを生成するようにスレイブフィルタ２４ｂによってフィルタ処理される。

その後、和および差チャンネルは元の左および右チャンネルを生成するように処 理される（６．７は示されていない）。

別の実施例（示されていない）において、残留分および係数の両者が送信される 。

本発明のこのプレホワイトニングの観点は和および差チャンネルを使用する本発 明の好ましい実施例に関連して示されているが、それはまた２つのチャンネルが “左”および“右”チャンネルである場合に適用可能である。

典型的な聴覚会議適用に対して、残留分は８ｋＨｚの帯域幅を有し、約１６にビ ット／秒の予備チャンネル容量を使用して量子化され送信されなければならない 。ホワイト化された残留分は原理的に平均２乗値では小さいが、しかし残留分が 通過する複製プレホワイトニングフィルタ１４ｂが和チャンネルをホワイト化す るために誘導された係数を有しており、左チャンネルをホワイト化することを必 要としないため、最適にホット化されていない。典型的に、フィルタ処理された 信号のダイナミックレンジはフィルタ処理されない差チャンネルに対して１２ｄ Ｂだけ減少される。この残留分量子化に対する１つの方法は残留分信号の帯域幅 を減少することである。

これは低速へのダウンサンプリングを可能にし、その結果１サンプル当りのビッ トを増加させる。ステレオ信号におけるほとんどの空間情報は０乃至２ｋＨｚの 帯域内に含まれており、したがって８ｋＨｚから２ｋＨｚを越える値までの残留 分の帯域幅を減少することは知覚されたステレオイメージにそれ程影響を与えな いことが良く知られている。この結果は、減少された帯域幅残留分が標準的な技 術を使用してコード化されたサブバンドである場合に４ｋＨｚに残留分の帯域幅 を減少すること（および和チャンネルのものと同一であるように上位の４ｋＨｚ を取ること）が良好な品質のステレオフオニックスピーチを生成することを示し ている。

種々の適応フィルタ４（および適用可能な場合に１２）による実験は標準的なト ランスバーサルＦＩＲフィルタがゆっくり集束することを示した。速い動作は格 子構造を使用することによって得ることができ、係数更新は図７に示されたよう なバーブの方法に基づいた傾斜アルゴリズムを使用する。

構造は主入力のプリズムをプレホワイト化するために格子フィルタ１４ａを使用 する。その後、デコリレートされた後方の残留分の出力が第２の入力の入カスベ クトルをモデル化することを試みる簡単な直線結合器への入力として使用される 。

モデリング処理は簡単なトランスバーサルＦＩＲフィルタによるものと同じであ るが、格子フィルタの効果は最適なＬＭＳ残留解の方向にエラーベクトルを向け ることである。これは集束の速度を著しく速くする。オーダー２０の格子フィル タは実際に有効であることが認められている。

格子フィルタ構造は上記のように特に有効であるが、和および差信号を形成する 代わりに（適切に遅延された）左チャンネルが右チャンネルから予測されるシス テムにおいて使用されることもできる。

記載された実施例はステレオフォニックシステムを示すが、本発明は例えばクア ドロフォニツクシステムにより１つの和信号および３つの差信号を形成し、上記 のように和信号からそれぞれを予測することによって構成されることが理解され るであろう。

本発明は例えば通信会議用の低いビット率の送信システムに適用されたものとし て示されているが、例えばこのような記録キャリアに適したフォーマットにデー タを構成するフォーマツティング手段を設けることによりコンパクトディスク等 の良く知られたデジタル記録キャリア上に音楽デジタル蓄積する場合にも有効で ある。

関連したほとんどの信号処理またはその全てが単一の適切にプログラムされたデ ジタル信号処理（ｄ　ｓ　ｐ）チップパッケージにおいて実現されることが都合 がよい。２つのチャンＣ解析および交差相関を実行するソフトウェアは良く知ら れている。

補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の８）平成３年１２月１６日

Claims (33)

【特許請求の範囲】
1. （１）異なる音源から少なくとも２つの入力チャンネルを受信する手段と、 このような信号の和を表す和チャンネルを生成し、その間の差を表わす少なくと も１つの差チャンネルを生成する手段と、 複数のオーダー予測フィルタに供給された場合、フィルタ処理された和チャンネ ルから差チャンネルを予測することを可能にする複数のパラメータ係数を周期的 に発生する手段と、前記和チャンネルを表わすデータおよび前記差チャンネルの 再構成を可能にするデータを出力する手段とを具備しているポリフォニック信号 コーディング装置。
2. （２）フィルタ処理されたときに前記差チャンネルと和チャンネルとの間の差を 表す残留分信号を生成する手段を具備し、前記差チャンネル再構成データは前記 残留分信号を表すデータを含んでいる請求項１記載の装置。
3. （３）データを再構成する差チャンネルは前記フィルタ係数を含んでいる請求項 １または２記載の装置。
4. （４）前記データを出力する前に前記残留分信号を帯域制限する手段を具備して いる請求項３記載の装置。
5. （５）前記帯域制限手段はほぼ０乃至４ｋＨｚ内のパスバンドを有している請求 項４記載の装置。
6. （６）少なくとも２つの入力チャンネルを受信する手段と、各フィルタ処理され たチャンネルを生成するために前記チャンネルの最初のものの反転スペクトルに 近似させるフィルタに応じて各入力チャンネルをフィルタ処理し、それによって 前記第１のフィルタ処理されたチャンネルが実質的にスペクトル的にホワイトエ ング処理される手段と、前記フィルタ処理されたチャンネルを受信し、それぞれ フィルタ処理されたチャンネル（第１のものではない）に対するパラメータデー タを周期的に発生し、前記第１のものからの各入力チャンネルの予測を可能にす る手段と、第１のチャンネルを表すデータおよび前記パラメータデータを表すデ ータを出力する手段とを備えているポリフォニック信号コーディング装置。
7. （７）前記導出手段はホワイトにされた出力を生成するように前記第１のチャン ネルをフィルタ処理するように構成された適応フィルタと、前記第２のチャンネ ルをフィルタ処理するように構成されたスレイブフィルタとを備え、スレイブフ ィルタは適応フィルタに等しい応答を有するように構成されている請求項６記載 の装置。
8. （８）発生手段は前記ホワイトにされた出力とフィルタ処理された第２のチャン ネルとの間の差を最小にするように制御された適応フィルタである請求項７記載 の装置。
9. （９）発生手段はフィルタ処理された第２のチャンネルに接続され、それ自身の 出力を最小にするように制御された適応フィルタを具備している請求項７記載の 装置。
10. （１０）少なくとも２つの入力チャンネルを受信する手段と、予め定められた複 数のオーダー予測フィルタによって前記チャンネルの第１のものをフィルタ処理 することによって生成された前記入力チャンネルの第２のものと第２のチャンネ ルの再構成されたものとの間の差に対応した残留分信号を発生する手段と、 前記残留分信号を表すデータを出力する手段とを備えているポリフォニック信号 コーディング装置。
11. （１１）入力信号を受信する入力手段と、それから前記チャンネルを生成し、前 記第１のチャンネルがこのような入力信号と第２のまたはそれらの間の差を表す 別のチャンネルとの和を表す和チャンネルである手段とを具備している請求項６ 乃至１０のいずれか１項記載の装置。
12. （１２）係数発生手段は適応フィルタを具備している請求項１乃至１１のいずれ か１項記載の装置。
13. （１３）適応フィルタは格子フィルタである請求項１２記載の装置。
14. （１４）少なくとも１つのチャンネルに配置され、長さが可変的な遅延手段と、 発生手段の上流の相関を増加するように前記遅延長を制御する手段とを具備して いる請求項１乃至１３のいずれか１項記載の装置。
15. （１５）出力手段は前記遅延長を表すデータも出力するように構成されている請 求項１４記載の装置。
16. （１６）第１および第２のチャンネルを受信する手段と、第１のチャンネルを受 信し、それから第２のチャンネルを予測するように接続された適応フィルタとを 具備し、フィルタがグラジエント適応技術を使用するように構成された格子フィ ルタであるポリフォニック信号コーディング装置。
17. （１７）和信号を表すデータおよび差信号再構成データを受信する手段と、 前記差信号再構成データを受信し、それに応じてその係数を修正し、フィルタが 前記和信号を受信し、それから出力差信号を再構成するように接続されている構 成可能な複数のオーダーの予測フィルタと、 和信号に再構成された差信号を加算し、少なくとも２つの出力信号を生成するよ うに和信号から再構成された差信号を減算する手段とを具備しているポリフォニ ック信号デコーデイング装置。
18. （１８）差信号再構成データはフィルタ係数として認識され、前記予測フィルタ を構成するように供給される請求項１７記載の装置。
19. （１９）差信号再構成データは残留分信号データとして認識され、予測フィルタ はバックワード適応によってそれからそのフィルタ係数を導出するように構成さ れる請求項１７または１８記載の装置。
20. （２０）第１の信号チャンネルを受信する手段と、第２の信号に関連した残留分 信号として認識された信号を受信する手段と、前記残留分信号に応じて第２の信 号を再構成するように第１の信号をフィルタ処理するように接続された適応フィ ルタとを具備しているポリフォニック信号デコーディング装置。
21. （２１）適応フィルタは格子フィルタである請求項２０記載の装置。
22. （２２）さらに受信された遅延データに応じて制御される出力信号路における可 変遅延装置を具備している請求項１７乃至２１のいずれか１項記載の装置。
23. （２３）複数の入力マイクロホンおよびラウドスピーカを備えた請求項１乃至２ ２のいずれか１項に記載された装置を具備している通信会議装置。
24. （２４）残留分信号データが１つのチャンネルを表すように送信され、それによ ってそれが他方から予測されることができるポリフォニック信号送信システム。
25. （２５）請求項１乃至１６のいずれか１項記載の信号コーディング装置と、蓄積 媒体上に蓄積するその出力をフォーマット化するフォーマット手段とを含んでい るポリフォニック記録装置。
26. （２６）蓄積媒体からデータを読取る手段と、それからポリフォニック出力を生 成するように構成された請求項１７乃至２２のいずれか１項記載のデコーディン グ手段とを具備しているポリフォニック再生装置。
27. （２７）入力信号の和を表す和信号を生成し、それらの間の差を表す少なくとも １つの差信号を生成し、前記和および差信号を解析し、多段予測フィルタに供給 された場合にはこのようにしてフィルタ処理された和信号からの差信号の予測を 可能にする複数の係数をそれから発生し、コード化された出力がそれからの前記 差信号の再構成を可能にする前記和信号およびデータを含んでいるポリフォニッ ク入力信号をコーディングする方法。
28. （２８）さらに前記和および差信号を生成する前にそれらの交差相関を高めるよ うに入力信号を時間整列させるステップを含んでいる請求項２７記載の方法。
29. （２９）第１のチャンネルをホワイト化するように計算されたフィルタを使用し て第２のチャンネルをフィルタ処理し、前記第１のチャンネルからの前記第２の チャンネルの再構成を可能にする情報を周期的に発生し、前記情報をエンコード するポリフォニック入力チャンネルをコーディングする方法。
30. （３０）第１のチャンネルが送信され、送信された残留分信号からバックワード 適応により計算されたフィルタを使用して第１のチャンネルをフィルタ処理する ことによって受信した後、第２のチャンネルがそれから再構成されることを特徴 とする多数チャンネル信号を送信する方法。
31. （３１）第１および第２のチャンネルを受信する手段と、第１のチャンネルを受 信し、それから第２のチャンネルを予測するように接続された適応フィルタと、 前記予測されたものと前記実際の第２の信号との間の差に対応した残留分信号を エンコードし、送信する手段とを具備しているポリフォニック信号コーディング 装置。
32. （３２）添付図面１、３ａ、４、５または６のいずれか１つを参照して実質的に ここに示された信号コーディング装置。
33. （３３）添付図面２、３ｂ、４または５のいずれか１つを参照して実質的にここ に示された信号デコーディング装置。