JPH0690209A

JPH0690209A - 複数のチャネルの符号化方法及び装置、並びに復号化方法及び装置

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Publication number: JPH0690209A
Application number: JP5106475A
Authority: JP
Inventors: Albert D Edgar; ダルエドガーアルバート
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1992-06-08
Filing date: 1993-05-07
Publication date: 1994-03-29
Anticipated expiration: 2010-12-18
Also published as: EP0574145A1; EP0574145B1; JPH07118683B2; DE69325952D1; DE69325952T2; US5278909A

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】１チャネル内に２チャネルサウンドを効果的
に供給する。【構成】符号化プロセスで、低周波のブーム音及び高
周波のノイズの混乱状態は、中域フィルタ１７２及び１
７４によって右チャネル１５２及び左チャネル１５０か
ら除去される。左右のチャネルは同一チャネルにおける
各サンプルに対応する間隔でモニターされる。中域フィ
ルタ１７２及び１７４の出力は、対応する関数ブロック
１７６及び１７８へ送られ、２乗されて生信号レベルを
信号パワーのインジケータへ変換し、かつこれらのボッ
クス１７６及び１７８の出力は、左右チャネルに対する
ホールド回路１８０及び１８２へ送られる。左チャネル
の２乗の積は、関数ブロック１７９によってさらに展開
され、ブロック１７６−１７８と同様に、このブロック
１７９の出力は関数ブロック１８４及び１８６の通過前
に、ホールド回路で統合される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はステレオディジタルオー
ディオ情報の圧縮に係り、特に、高度なデータ圧縮を必
要とするアプリケーション（適用業務）に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディジタルオーディオ圧縮は、研究及び
商業的アプリケーションの対象として非常に活発な領域
であり、結果的に生じた改善点によれば、最近は、減少
リターンが証明されている。しかしながら、この種の仕
事は、モノラル信号を圧縮することを主に中心としてい
る。一方、ステレオ信号は二つのモノラル信号からな
る。この前提は単一圧縮モノラルチャネルのビットレー
トの二倍がステレオに必要とされることを主張してい
る。ステレオ情報内容の二つの信号が強力に関係し合う
だけでなく、二つのチャネル間の差の多くが、耳には殆
ど影響を与えないという関係は簡単に結びつかなかっ
た。

【０００３】図１及び図２に関しては、図１では、オブ
ザーバ１４によって認識されるように、右チャネル１０
及び左チャネル１２によって生成される従来のステレオ
フィールド（領域）１が示されている。図２に示される
ように、これらの二つのステレオチャネル１０及び１２
は、（加算器２０によって関数的に図示されている）二
つの信号を加算するかによって、又は（減算器２２によ
って関数的に図示されている）二つの信号を減算するか
によって、和チャネル１６と差チャネル１８へ電気的に
分離され、ここでは前者がモノラル成分であり、後者
が、モノラル信号が０である純ステレオ差成分である。
多くのタイプの音楽に対する平均をとると、差信号１８
は、一般に、最大周波数における和信号１６よりも３ｄ
Ｂ低いことが経験的に発見され、かつ差信号１８は、音
響ステレオピックアップの性質のおかげで太い低音（バ
ス）を殆ど含まないことがさらに発見された。

【０００４】図２を参照すると、受信端部で、同様の和
関数（機能）２４及び差関数２６が、モノラル和信号１
６とステレオ差信号１８との差の和を求めるか又は両者
の差をとるためにそれぞれ提供され、これによって、こ
れらの信号の出力が、所望される左チャネル２８及び右
チャネル３０（それぞれ、図１のチャネル１０及び１２
に対応している）に再び生成されることになる。ビニー
ルレコード、ＦＭ放送、及びステレオＴＶの全てが一般
的に上記の方法で和信号及び差信号を符号化する。一部
分ではこれは互換性を目的としていたが、差信号のより
低い振幅及び低音の減少によって、レコード又はＦＭ放
送のそれぞれにおける上下動、即ち３８ＫＨｚ信号であ
る「より弱い（weaker）」チャネルにより良く整合する
ことも発見された。

【０００５】ステレオソース情報を効果的に符号化する
ためのさらに他の試みにおいて、図３に示されているよ
うにカーバー（Carver）のＦＭノイズ削減技術と称され
る技術が開発された。ＦＭ受信においては、差信号は、
和信号よりノイズが著しく大きいことが周波数変調（Ｆ
Ｍ）信号に付いての研究中に発見された。従って、ある
製造者は、ステレオシンセサイザ（合成器）に用いられ
るランダム整相技術によって、差信号が和信号から合成
されるＦＭチューナを販売し始めた。この種の信号にお
いては、ＦＭ受信機３２は従来の技術の方法で和チャネ
ル３４及び差チャネル３６を提供した。しかしながら、
さらに、適時即ち「真」の差信号３６のノイズが最も顕
著である静かなパッセージ（通過）時の間、差信号を合
成するシンセサイザ回路３８が提供された。スイッチ３
５が、真の差信号３６とシンセサイザ３８から出力する
合成信号４２との間を切り換えるために提供され、その
後、和信号３４及び切り換えられた差信号３５は、加算
器関数４４及び減算器関数４６のそれぞれにより従来の
方法で加算されかつ減算され、これによって所望される
左及び右のチャネル４８と５０を発生した。この技術に
おいては、所望される利点の減少ノイズを実行するため
に、いくつかのセパレーション情報が損なわれた。しか
しながら、聴取者に付随する音響心理学現象によって、
人工的ステレオ環境が、品質の認識を損うことなく受容
されることが発見された。

【０００６】バイノーラル（両耳聴) 方式で記録及び再
生が行なわれない場合は、ステレオ信号によって再生さ
れないいくつかの空中波（エアウェーブ）の聴覚特性が
ある。同様の方式で、モノラル信号において存在しない
ステレオ信号におけるいくつかの聴覚特性があり、この
特性のうちのいくつかが二つのスピーカによって再生さ
れるようにステレオ経験を再生するために最も重要であ
ることが発見された。

【０００７】モノラルサウンドに対してステレオによっ
て付け加えられル最も重要な次元（ディメンション）
は、図１の二つのスピーカソース１０及び１２の間に均
等整相された「センター（中央）」信号１５と、二つの
スピーカソースの間にランダムに整相される「サラウン
ド（周囲）」信号５２の間の識別である。これが、モノ
からステレオへ切り換える時のセンター信号とサラウン
ド信号の間の相互作用であり、この作用によって、美し
くかつ広がりのあるステレオサウンドの認識を生じる環
境が提供されることになる。

【０００８】さらに、ステレオによって加えれた第２の
最も重要な次元は、左右分離であり、この分離は、多く
の注目を受けているにも関わらず、「サラウンド」アス
ペクト（面）よりも重要ではないことが実際に示されて
いる。初期のステレオ録音とは異なり、最近の録音では
もっと適度に左右分離を使用するようになり、特別な
（音響）効果のためにのみ十分なインパクトを蓄え、む
しろセンター−サラウンドアスペクトを使用することに
集中するようになった。ステレオ信号の他の次元もある
が、これらは２スピーカ付きのＴＶのような小型のステ
レオシステムでは簡単には認識されない。２スピーカス
テレオシステムでは一般的に認識しにくい上下又は前後
などのバイノーラルサウンドのアスペクトもある。

【０００９】図１のサラウンドサウンドの認識は、最近
では、映画館で、及びステレオの２チャネルからオーデ
ィオの４チャネルを再生するために映画を見る時に、家
庭で、使用されている。

【００１０】図４に関しては、図示されている線形マト
リックスは３ｄＢの分離を提供する、即ち左チャネル５
４及び右チャネル５５へ均等に混合されたソリスト（独
奏者）が、左スピーカ５４又は右スピーカ５６における
よりも３ｄＢ強いフロント（前部）スピーカ３８に現れ
る。これは、圧力又は（パワー）出力によって決定され
るか否かに依存して完全分離のほんの３０％又は５０％
にしか対応していない。この種の分離によって、最優先
のハース（Haas）効果を生じるには不十分であることが
発見され、結果的には従来の技術における真のデコーダ
（復号器）が、もっと多くの分離を得るために、所定回
数で四つのチャネルの音量を電子的に増加させるために
ステアリング（操縦）論理を加えるために開発されたの
である。この種のステアリング論理は、例えば、約５０
０乃至５ＫＨｚの限定された帯域幅の周波数においての
み位相（フェーズ）効果を検出した。この検出された情
報は、約数十乃至数百ミリ秒の比較的遅い応答を有する
全周波数の音量を均等に変えるために使用され、かつこ
の情報は一般に信号と時間正規化マッチング（整合）さ
れることさえなかった。

【００１１】この種のシステムの比較的な容易性にもか
かわらず、このシステムが人間の耳を惑わしてサラウン
ドフィールドを認識するように導いてしまうことに、際
立って効果的であることが発見された。耳は、過渡の尖
頭値（ピーク）の方向性検知（検波）に基づいており、
これによって、例えば、二人の人が話している場合、彼
らの音声のピークは異なる時に生じ、かつ人間の「論
理」によって、認識されたピークの方向へ信号はステア
リングされるのである。両方の音声が等しい振幅である
瞬時の間、ステアリング論理は動作することができない
が、にもかかわらず、人間の耳はそれを気にしない。と
いうのは、何があっても、この種の条件下では、人間の
耳がその方向をうまく識別することができなかったから
である。従って、このシステムは各音声が生じた場所を
「記憶」し、かつ聴き手のために方向を書き込むのであ
る。

【００１２】上記から、耳の特性によって、４チャネル
サウンドが効果的に２チャネルへ符号化されることが発
見された。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の一つの目的
は、１チャネル内に２チャネルのサウンドを効果的に提
供する方法を探究することにある。

【００１４】本発明のさらなる目的は、通常の帯域幅の
半分の帯域幅で、ステレオにディジタルオーディオ圧縮
を提供するためにディジタルステレオ信号の符号化を提
供することにある。

【００１５】本発明のさらに他の目的は、モノラルシス
テム＋非常に小型の同一チャネルの帯域幅におけるステ
レオシステムの効果を生成することにある。

【００１６】本発明のさらに他の目的は、小型システム
を用いたとき、大部分の場合に、認識（知覚）された信
号を真のステレオ信号から識別することが不可能となる
ように、ステレオシステムの効果を生成することにあ
る。

【００１７】

【課題を解決するための手段】ステレオ信号の左、右及
びサラウンド成分は、モノラルと、実質的に減少したビ
ットレートを有するステレオ効果を再生するために音量
ステアリングを提供する小型同一チャネルと、へ符号化
される。符号化の間、左と右のチャネルは、方向性バイ
アス（偏位）を避けるためにランダム整相と結合され
る。ある実施例においては、これは信号を和信号及び差
信号に分離し、差信号をランダム化し、かつ単一オーデ
ィオチャネルを構成するために、この和をランダム化さ
れた差へ加算することによって実行される。低周波のブ
ーム音及び高周波のノイズは帯域フィルタを用いて最初
に除去される。符号化の間は、左及び右の音量が同一チ
ャネルのために計算される。オリジナル（元）の左と右
の信号は、各モニター間隔の時間範囲が音量エンベロー
プ（包絡線）が復号化の間にオーディオ信号と時間整合
するように選択されて、同一チャネル内の各サンプル
（標本）に対応する間隔の間でモニターされる。その間
隔でのディジタルオーディオ信号の各ポイントごとに、
この種のモニタリングによって、左チャネルの２乗の
和、右チャネルの２乗の和、及び左及び右のチャネルの
積の和が組み立てられる。各間隔後、左右のステアリン
グ音量に関する関数的関係式の解が求められ、その解は
次いで同一チャネルのその間隔のために伝送される。単
一伝送チャネルの復号化によって、チャネルは、論理同
一チャネルの復号化に基づいて左、右、及びサラウンド
チャネルへ方向付けられる。同一チャネルは、１秒当り
少なくとも２０回、滑らかな音量変化を実行するために
間隔ごとに補間される、左右の音量レベルを更新する。
サラウンドゲイン（利得）は、三つの音量制御の２乗の
和がユニティ（１）である、１の全体音量を保持するた
めに左右のチャネルゲインから決定される。

【００１８】本発明の一つの態様は、オーディオ情報の
複数のチャネルを符号化するための方法であって、前記
複数のチャネルから前記複数のチャネルより下の数を有
する少なくとも一つの符号化されたチャネルを発生する
工程と、前記複数のチャネルから音量情報をステアリン
グする少なくとも一つの同一チャネルを発生する手段
と、を備える複数チャネル符号化方法である。

【００１９】本発明の他の態様は、オーディオ情報の複
数チャネルを符号化する装置であって、前記複数のチャ
ネルから、前記複数のチャネルより下の数を有する少な
くとも一つの符号化されたチャネルを発生するための手
段と、前記複数のチャネルから音量情報をステアリング
する少なくとも一つの同一チャネルを発生するための手
段と、を備える複数チャネルの符号化装置である。

【００２０】本発明の他の態様は、オーディオ情報の複
数チャネルを符号化する装置であって、前記複数のチャ
ネルから、前記複数のチャネルより下の数を有する少な
くとも一つの符号化されたチャネルを発生するための手
段と、前記複数のチャネルから音量情報をステアリング
する少なくとも一つの同一チャネルを発生するための手
段と、を備える複数チャネルの符号化装置である。

【００２１】本発明の他の態様は、少なくとも一つのオ
ーディオチャネルと、少なくとも一つのより低い帯域幅
の同一チャネルと、からなる符号化されたオーディオ情
報を復号化するための方法であって、前記少なくとも一
つのオーディオチャネルと関数的に関係する複数のオー
ディオチャネルを導出するステップと、前記少なくとも
一つの同一チャネルと関数的に関係する音量レベルを導
出するステップと、前記導出されたオーディオチャネル
と前記導出された音量レベルの積を発生するステップ
と、を備える復号化方法である。

【００２２】本発明の他の態様は、少なくとも一つのオ
ーディオチャネルと、少なくとも一つのより低い帯域幅
の同一チャネルと、からなる符号化されたオーディオ情
報を復号化するための装置であって、前記少なくとも一
つのオーディオチャネルと関数的に関係する複数のオー
ディオチャネルを導出する手段と、前記少なくとも一つ
の同一チャネルと関数的に関係する音量レベルを導出す
る手段と、前記導出されたオーディオチャネルと前記導
出された音量レベルの積を発生する手段と、を備える復
号化装置である。

【００２３】

【実施例】図５及び図６に関しては、本発明における方
法において、ステレオ信号を符号化するためのシステム
及び方法についての詳細な説明が提供されている。同様
に、本発明の目的を達成するために、このようにして符
号化された信号を復号化するための相関的システム及び
方法の説明が図７によって示されている。

【００２４】記述されている中で、いかなる素子もアナ
ログ回路及びディジタル回路で実現され得るか、又はデ
ィジタルコンピュータ又はＤＳＰ（ダイナミックサポー
トプログラム）によって実行され得ることが明確であ
る。好ましい実施例によって、Ａ／Ｄコンバータを用い
てアナログ信号をディジタルサンプル（標本）に変換
し、これらのサンプルをコンピュータメモリに格納し、
周知のコンピュータのソフトウェア及びハードウェア技
術を用いてこれらのサンプルに対して動作し、かつこれ
らのサンプルを伝送し、最後に、Ｄ／Ａコンバータを用
いてこれらのサンプルをアナログへ再変換する。

【００２５】コーディング（符号化）に関しては、図
５、次に図６に関するより詳細な説明によって補われる
技法について概略的な説明が最初に提供されている。符
号化の際、ステレオ信号源のオリジナルの左及び右のチ
ャネルは、方向性バイアスを避けるためにランダム（不
規則、無作為な）位相と結合されなければならない。そ
のためには、いくつかの方法が利用可能であるが、一つ
は、図２及び図３で示されているように従来の方法で信
号を和差信号に分割することであり、しかし、その後、
差信号をランダム化し、次いで単一オーディオチャネル
を作るために、この和を、このようにしてランダム化さ
れた差信号に加算することである。最も単純に言えば、
この位相のランダム化は約１０ミリ秒の単純遅延であり
得る。

【００２６】符号化位相の際は、同一チャネルに対して
の左及び右の音量が計算されなければならない。そのた
めには、オリジナルソースの左及び右の信号は、同一チ
ャネルにおける各サンプルに対応する間隔でモニターさ
れなければならない。このような間隔におけるディジタ
ルオーディオ信号の各ポイントに対して、このモニタリ
ングによって、左チャネルの２乗の和に、右チャネルの
２乗の和と、右チャネルと左チャネルの積の和が加算さ
れる。各々のこのような間隔の終わりで、左及び右の音
量のための方程式の解が求められ、この解は、同一チャ
ネル上のこの特定な間隔のために伝送され、これらの和
は次の間隔の準備のためにクリアされる。この方程式
は、図５のボックス１８４及びボックス１８６において
解が求められる。この方程式は、ディジタルコンピュー
タを用いて最も単純にアルゴリズム的に解が求められる
が、アナログコンピュータでも解が求められ得る。

【００２７】図５に関しては、符号化プロセスがもっと
詳細に示されている。同一チャネルに対する左右の音量
を決定するための符号化について最初に説明されてい
る。前述のように、第１に、低い周波数のブーム（ぶー
んという音）と高い周波数のノイズの混乱状態が、好適
な中域フィルタ１７２及び１７４によって右チャネル１
５２及び左チャネル１５０から除去される。これらのフ
ィルタは、例えば、８００Ｈｚにおけるシングルポール
（単極）高域パスと５ＫＨｚにおけるダブルポール（二
極）低域パスを有するフィルタとして実行され得る。右
チャネル１５２及び左チャネル１５０は同一チャネルに
おける各サンプルに対応する間隔においてモニターされ
る。中域フィルタ１７２及び１７４の出力は、それぞれ
対応する関数ブロック１７６及び１７８へ送られ、これ
らの各ブロックは、２乗することによって生信号レベル
を信号パワーのインジケータへ変換し、これらのボック
ス１７６及び１７８の出力は次に右チャネル及び左チャ
ネルそれぞれに対するホールド回路１８０及び１８２へ
送られる。左及び右のチャネルの２乗の積は、関数ブロ
ック１７９によってさらに展開され、ブロック１７６−
１７８と同様に、このブロック１７９の出力は関数ブロ
ック１８４及び１８６へ通過する前に、ホールド回路１
８３によって統合される。

【００２８】これらのホールド回路は示されているよう
に標本化（サンプリング）間隔を提供する。次いで、こ
れらのホールド回路１８０及び１８２の出力は、内部の
数学的関係の解を求め、かつ左及び右の同一チャネル音
量信号１９０及び１９２それぞれを出力する、各々の左
及び右の音量計算機関数ボックス１８４及び１８６へ経
路指定（ルーチング）される。

【００２９】前述されたように、図５に示されている符
号化の間、元の左及び右のチャネルは方向性バイアスを
避けるためにランダム整相と結合されなければならな
い。従って、右信号１５２及び左信号１５０は、これら
の右左信号をそれぞれ和関数１５６及び差関数１５４へ
送ることによって、和信号１６０及び差信号１５８へ分
離される。これによって、差信号１５８は、遅延回路１
６４によって低域（ローパス）フィルタ１６２を通過し
て送られた後でランダム化され、次いでランダム化差信
号１６５を発生する。次いで、このランダム化差信号１
６５は、加算器関数１６６によって和信号１６０へ加算
される。遅延回路１６８を介して経路指定された後の加
算器関数１６６の出力によって、所望される単一オーデ
ィオチャネル出力１７０が生じる。

【００３０】上記に述べられているように、各モニター
された間隔の範囲は、音量エンベロープ（包絡線）が復
号化の間にオーディオ信号と時間正規化マッチングされ
るために、図６と同様に、時間正規化マッチングされな
ければならない。

【００３１】特に図６に関しては、オリジナル信号１９
４が、参照番号２０２で示された階段関数として図示目
的のために提供されている。従来の方法では、伝送され
た信号が、例えば、矢印１９６によって図式的に示され
ているように、例えば１秒位の先行する予め選択された
ディスクリート（離散的）間隔に対して信号１９４を平
均化（アベレージング）し、これによって同信号がサン
プリング（標本化）された傾斜波形を有するサンプルポ
イント１９８を生じることになる。さらに従来の技術で
は、再構成された信号が、サンプル１９８によって示さ
れた信号のように新たに伝送された各信号を受信した時
に、通常は、補間を開始し、これによって波形２００を
生じることになる。従来の技術においては、各新信号の
受信時に補間が始まるので、階段関数１９４の階段２０
２が２．２０４遅延しているように見える。

【００３２】さらに図６に関しては、本発明によれば、
その右側部分に関しては、特にオリジナル階段関数信号
１９４の表示が繰り返されている。しかしながら、本発
明によれば、現在送られているその関数１９４を示す信
号は、サンプルポイント１９６によって示されているよ
うに、所与の時間間隔の後にくる０．５秒〜１．５秒位
の予め選択された間隔に対して以降発生する信号又は
「未来」信号の所望される平均値であるのが好ましい。
予め選択された間隔に対する信号１９４の未来値を平均
化するためのこの能力は、残りの信号の遅延と関連する
これらのホールド（保持）回路１８０、１８２、及び１
８３によって提供されるディスクリートサンプル＆ホー
ルド関数が、ホールド回路１８０、１８２、及び１８３
を通過しない理由から可能とされる。この未来値平均化
によって、図６の左部分のサンプルポイント１９８と同
様に、階段関数とほぼ近似するサンプルポイント１９８
からなる伝送された信号を生じることになる。従って、
本発明によってサンプルポイント１９８から再構成され
た信号が形成され、これによって波形２０６を生じる。
しかしながら、本発明に従って、伝送された信号は波形
１９４の「未来」のサンプルポイントを平均化するの
で、現在はサンプルポイント１９８から再構成された再
構成波形２０８がオリジナル信号１９４と時間整合され
ている、即ちオリジナル信号の階段関数２０６が再構成
された信号２０８のランプ（傾斜）部分２０６のほぼ中
心に生じることに留意されたい。

【００３３】以上のことから、図５の関数ブロック１８
４、１８６に提供されているこの種の符号化を許容する
数学的態様の詳細が以下により明確に開示されている。

【００３４】

【数１】

【００３５】

【数２】

【００３６】ＬＲ＜０の場合、チャネルは逆相（antiph
ase ）である。逆相はＬＲを０より大きいか又は０と等
しい値に限定することによって無視され得る。逆相を再
生するためには予備の符号ビットが伝送され得る。符号
化の時には、符号ビットはＬＲの符号にセットされ、Ｌ
Ｒは、｜ＬＲ｜に等しくセットされ、かつＬ及びＲは上
記の式を用いて計算される。復号化の時には、符号ビッ
トはＬ又はＲのいづれかに入力される。信号ビットはＬ
及びＲのゲイン（利得）のうちの一つがゼロを通過する
時にのみ変化する。復号化プロセスは、ゼロを通過する
特別ゲインの符号を常時変えることによって、かつゼロ
である瞬時のみにおいて、スイッチングノイズを避ける
ためにこの方法を用いることもある。このアルゴリズム
を用いることによって、Ｌ及びＲの両符号が負となり得
るが、二重の負によって認識される音に全く違いを生じ
ることがなくなる。

【００３７】一般的には、この種の同一チャネルが１秒
当り約１６０ビットのみを必要とするが、ある例におい
ては、この同一チャネルを圧縮することによりもっと効
果的な帯域の使用を提供することが所望され得ることは
評価されるだろう。

【００３８】次に図７に関しては、図５及び図６に関し
て上記に説明されているように、ステレオ信号が一旦符
号化されると、この特殊に符号化された信号は、その
後、所望のステレオ効果を得るために復号化され得る。
ステレオ信号の三つの重要な成分、即ち左、右、及び
（２スピーカステレオシステムの左右の均等な混合であ
るセンターを有する）「サラウンド」信号が識別される
ことが発明の背景の説明に記載されている。さらに、こ
の背景では、二つの余分のチャネルが、過渡のピークの
間、音量をあるチャネルから他のチャネルへ方向付ける
ことによって生成され得ることも示している。本発明
は、従来のステレオの場合とは異なって、単一伝送チャ
ネルを用い、より小さな論理同一チャネルに基づいて左
右、又はサラウンドチャネルのいづれかへこのチャネル
を方向付ける。やはり本発明の背景に記述されているよ
うに、これらの三つのチャネルの最も重要なチャネルは
サラウンドチャネルであり、これによって、左右の方向
のオプションのみを用いた初期のいかなる試みも、どう
して「ステレオ」を生成し損なったかについて説明して
いる。

【００３９】次に図７に関しては、本発明の好ましい実
施例の方法における復号化が詳細に示されている。同一
チャネル１００が、好ましくは、１秒当り少なくとも２
０回、左右の音量レベルを更新するのが示されている。
この同一チャネル情報１００の右レベル１０６及び左レ
ベル１０８は、音量が滑らかに変化するように、時間を
通じて各左右のインターポレータ（補間部）１０２及び
１０４によって補間され得る。全音量が１となるべきな
ので、サラウンドゲイン１１１は左及び右のゲインから
発見される。ランダム整相オーディオ信号を加算する
と、０．７０７＋０．７０７＝１となり、それゆえ、こ
れら三つの音量制御の２乗の和が１となるように、和
（１−Ｌ²−Ｒ²）の平方根を見つけるブロック１１０
によって関数的に実行される、図示されているルックア
ップテーブル（参照表）によって「減算」が達成され得
ることに留意されたい。

【００４０】引き続いて、図７に関しては、オーディオ
チャネル１１２が、この信号を、約１００Ｈｚを超える
周波数成分を有する第１の信号１１６と、約１００Ｈｚ
未満より下の周波数を有するオーディオ信号１１２の成
分を含む第２の信号１１８と、に分割するクロスオーバ
ーネットワーク１１４へ送られる。信号１１６は、ゲイ
ンがサラウンドゲイン１１１によって調整される三つの
乗算器回路１２０、１２２、及び１２４へ送られ、次い
でこの信号のゲイン調整出力は、遅延回路１２６、ステ
レオシンセサイザ１２８、及び遅延回路１３０へそれぞ
れ経路指定される。乗算器１３４及び１３６は、（０．
７０７）の因数（ファクタ）によってステレオシンセサ
イザ１２８の出力レベルを減少させ、かつこのような減
少した出力はそれぞれの加算器１３８及び１４２に経路
指定される。これらの加算器１３８及び１４２は、ステ
レオシンセサイザ１２８からの減少出力と、遅延回路１
２６及び１３０のそれぞれの出力との和をとるために提
供され、遅延回路１２６及び１３０はまた、それぞれの
乗算器１２０及び１２４の出力を遅延させる。遅延回路
１３２も信号１１８を遅延させるために提供され、これ
によって遅延信号１２１を生じる。加算器関数１３８及
び１４２の出力はそれぞれ、後続の加算器関数１４０及
び１４４のそれぞれに経路指定される。この遅延信号１
２１はこれらのそれぞれの和関数１４０及び１４４にも
経路指定される。従って、加算器１４０はこの遅延信号
１２１を加算器１３８の出力へ加算し、これによって右
チャネル信号１４６を生じることになる。同様に、加算
器１４４は、加算器１４２の出力を同じ遅延信号１２１
へ加算し、これによって左チャネル信号１４８を生じ
る。

【００４１】本発明の基本的動作原理については説明さ
れたので、図８乃至図１２に関する他の実施例について
の説明は省略される。ある適用においては、複数サウン
ドの改良された空間的分離を準備することが所望され得
る。

【００４２】本発明の方法における同一チャネルステア
リングによるオーディオ圧縮ついての説明は行なわれた
ので、図８に関する特別の実施例について以下に記載さ
れる。

【００４３】いくつかの適用においては、複数のサウン
ドの改良された空間的分離が所望される。この種のケー
スにおいては、ソースオーディオ信号が周波数帯域へ分
割され、次いで、上述された方法が各帯域へ別個に用い
ら得る。従って、図８においては、右チャネル２１０及
び左チャネル２１２に対して対応する左右の高域（ハイ
パス）フィルタ２１４、２１６、中域フィルタ２１８、
２２０、及び低域（ローパス）フィルタ２２２、２２４
が設けられ、これによって信号が三つの帯域に分割され
る。次いで、これらの三つの帯域の左右のチャネルは対
応する帯域の同一チャネルエンコーダ２２６、２２８、
及び２３０へ送られ、これらのエンコーダのうちの出力
のペア２４０、２４２と、２４６、２４８と、２５０、
２５２がそれぞれの帯域デコーダ２６０、２６２、及び
２６４へ送られる。

【００４４】右チャネル２１０及び左チャネル２１２
も、本発明の一般的原理に関して前述された方法で和関
数２３２及び差関数２３４へ送られ、そこでは差信号が
遅延回路２３６によって導入されたランダム整相を有し
ている。次いで、和関数２３８は和関数２３２の出力を
遅延回路２３６の出力へ加算し、結果的に生じた出力が
ハイパス（高域）フィルタ２５４、ミッドパス（中域）
フィルタ２５６、及びローパス（低域）フィルタ２５８
のそれぞれへ送られる。これらのフィルタの出力は次い
でそれぞれのデコーダ２６０、２６２、及び２６４へ送
られる。最終的に、デコーダ２６０、２６４の右チャネ
ル出力の和を求める右チャネルの和関数２６６がさらに
設けられ、これによって右チャネル信号２７０が生じ
る。同様に、デコーダ２６０−２６４の左チャネルは、
左和関数２６８によってその和が求められ、これによっ
て左チャネル信号２７２を生じる。

【００４５】図９に関するさらに他の実施例において
は、ある使用では、基本波の真のステレオと、高調波の
明瞭度に集中するために同一チャネルを自在化を許容す
ることと、が所望される。このような場合においては、
入力ソースステレオ信号が、上記の方法で、和信号と差
信号に分割され得ることが発見されている。しかしなが
ら、この様な適用においては、差信号の低周波は伝送さ
れるのが望ましく、また高周波は同一チャネルを用いて
再度生成され、これによって部分的合成を許容すること
になる。

【００４６】従って、図９では、右チャネル２７４及び
左チャネル２７６がそれぞれの高域フィルタ２８２、２
８４を介して送られ、その後に、高周波はエンコーダ２
８８によって符号化され、次いで、これによって生じた
高周波左及び右のチャネル２９０及び２９２は、対応す
る和関数３０８、３１０へ送られる左右出力を有するデ
コーダ３０２によって復号化される。右チャネル信号２
７４及び左チャネル信号２７６も、対応する和関数２７
８及び差関数２８０へ送られる。低域フィルタ２８６を
介して伝送された後の差関数の出力は、好ましい実施例
において、約３ＫＨｚの帯域幅を有する差オーディオ信
号３００として、和関数３０６と差関数３０４へ伝送さ
れる。和関数２７８の出力は、この実施例において、好
ましくは２０ＫＨｚの帯域幅を有するオーディオ信号２
９４であり、次いでこの種の出力信号２９４は、高域フ
ィルタ２９６及び低域フィルタ２９８のそれぞれへ送ら
れる。高域フィルタ２９６の出力はデコーダ３０２へ送
られ、かつ低域フィルタ２９８の出力は和関数３０６及
び差関数３０４へも送られる。従って、和関数３０６へ
の信号の和は、右チャネルの和関数３０８へ送られ、か
つデコーダ３０２の出力へ加算され、これによって右チ
ャネル信号３１２を生じる。差関数３０４の出力は、信
号とデコーダ３０２の出力の和をとる和関数３１０へ送
られ、これによって左チャネル信号３１４を生じる。

【００４７】次に、さらに他の実施例における図１０に
関しては、同一チャネルの必要性を除くことが所望され
得る。この種の例において、ステレオ信号が、従来の方
法で最初に和信号と差信号へ分割され得ることが発見さ
れている。しかしながら、次いで差の低周波だけが伝送
される。低周波における和と差の間の相関関係は、この
アプリケーションにおいて教示されている符号化及び復
号化の同一技術を用いて、和チャネルとの差の高周波を
合成するために使用される。

【００４８】従って、図１０に関しては、右ソース信号
３１６及び左ソース信号３１８が、和関数３２０と差関
数３２２へ送られるのが示されている。差関数の出力に
関しては、この出力が低域フィルタ３２６を介して最初
に伝送され、これによって好ましくは約３ＫＨｚの帯域
幅の差オーディオ信号３３２を生じ、次いでこの信号は
和関数３３８及び差関数３３６へ送られる。和関数３２
０の出力は、好ましくは２０ＫＨｚの和オーディオ信号
３２４を発生し、次いでこの信号は高域フィルタ３２８
及び低域フィルタ３３０へ送られる。低域フィルタ３３
０の出力は和関数３３８及び差関数３３６へ送られ、こ
れによりこれらの関数は、出力信号３４２と出力信号３
４０を発生し、両信号はそれぞれ和関数３４８及び和関
数３５０へ送られる。高域フィルタ３２８からの高周波
出力信号３４４は、デコーダ３４６へ送られる。エンコ
ーダ３３４は、和関数３３８及び差関数３３６のそれぞ
れからの信号を提供される。エンコーダ３３４の左右出
力と高域フィルタ３２８の出力３４４とから発生したデ
コーダ３４６からの左右出力は、和関数３４８及び３５
０へそれぞれ送られ、これによって、これらの和関数の
それぞれの出力は所望される右出力信号３５２及び左出
力信号３５４を生じることになる。

【００４９】さらに他の実施例において、図１１に関し
ては、三つのチャネルを提供することによって従来の技
術の２スピーカステレオより優れていると考えられ得る
出力音を提供することが望ましい。図１１に示されてい
るように、この実施例によれば、後のサラウンドチャネ
ルを混合せずに、むしろ別個のスピーカへ直接出力し、
これによって三つのチャネルを提供する。

【００５０】特に、図１１に関しては、オーディオ信号
３７４は、それぞれ公称値１００Ｈｚ位のクロスオーバ
周波数より上及びより下である信号３８０及び３７８を
発生するクロスオーバ３７６へ送られ得る。これによっ
てより低い周波数信号３７８は和関数３９０及び３９２
へ送られる。より高い周波数信号３８０は積関数３８
４、３８６、３８８へ送られる。右同一チャネル３６０
及び左同一チャネル３６２はインターポレータ３６４及
び３６６へそれぞれ送られ、これらのインターポレータ
のそれぞれの出力３６８及び３７０は、積関数３８４及
び３８８へ送られる。それぞれのインターポレータ３６
４及び３６６からの出力３６８及び３７０は、例えば、
（１−Ｌ²−Ｒ²）の平方根などのボックス３７２内に
記載されている関数に関数的に関係する出力３８２を展
開する関数式３７２へ送られる。この関数３７２からの
信号３８２は積関数３８６へ送られる。各積関数３８
４、３８６、及び３８８は各積関数の入力信号の積に対
応するそれぞれの積信号３９５、３９６、及び３９７を
展開する。次いで、積信号３９５はクロスオーバ３７６
からの出力３７８との和が求められる和関数３９０へ送
られ、これによって右チャネル出力信号３９４を生じる
ことになる。同様に、積関数３８８からの積信号３９７
は、クロスオーバ３７６の出力との和が求められる和関
数３９２へ送られ、これによって左チャネル出力信号３
９８を生じることになる。最後に、積信号３９６は、所
望されるサラウンドサウンドを展開させる為に好適なス
ピーカへ送られ得るサラウンド信号を備える。

【００５１】最後に、図１２に関しては、さらに他の実
施例においてはポリ（多）チャネルサウンドが所望され
得る。このアプリケーションにおいては、２チャネルが
伝送されるならば、同一チャネルが、ポリチャネルサウ
ンドによって提供されるサウンド領域内のイマージョン
（音に浸っている状態）の認識を提供するために、それ
らを和又は差として、複数のサウンドスピーカへ混合す
るように用いられ得る。

【００５２】従って、図１２によれば、右、左、前、後
の入力信号４００、４０２、４０６、及び４０８が提供
され、これらの信号の各々が、それぞれの関数ボックス
４１０−４１６及び４１８−４２４を介して経路指定さ
れ、これによって右、左、前、後の信号４２６、４２
８、４３０、及び４３２を生じることになり、これらの
信号は次いで、それぞれの積関数４５０−４５６へ経路
指定される。左、前、及び後の信号４０２、４０６、及
び４０８は、係数（０．７、１、及び０．７）をそれぞ
れこれらの信号へ印加し、かつそれらの和を求める和関
数４３４へ経路指定され、その和が遅延関数４４０へ送
られる。同様に、右、前、後信号４００、４０６、及び
４０８は、係数（０．７、１、−０．７）をこれらの各
信号へ印加する和関数４３６へ送られ、この和関数の出
力はその対応する遅延関数４３８へ送られる。次いで、
それぞれの遅延関数４３８及び４４０からの出力信号４
４６及び４４８は、（０．７）の係数をこれらの和関数
へ印加する和関数４４２へ送られ、この結果生じる和が
前信号として積関数４５４へ送られる。同様に、これら
の遅延出力信号４４６及び４４８が、（０．７及び−
０．７）の係数をそれらの信号へ提供しかつそれらの和
を求める和関数４４４へ送られ、この関数の出力が積関
数４５６ヘ送られる。これらの同一出力信号４４６及び
４４８も積関数４５０及び４５２へ送られる。これらの
各積関数４５０、４５２、４５４、及び４５６の各々
は、これら積関数の入力ペア４４６−４２６、４４８−
４２８、４６３−４３０、及び４６１−４３２の積であ
るそれぞれの積関数出力信号４５８、４６０、４６２、
及び４６４を展開する。積関数のこれらの出力は、前信
号４６０、左右信号４６２及び４５８の各信号、及び後
信号４６４として認識され得る。関数４１８−４２４の
出力は、好ましい実施例においては、公称値２０Ｈｚ帯
域幅を有する４チャネルとして認識されることをさらに
留意されたい。同様に、出力４４６及び４４８は、好ま
しくは、公称値２０ＫＨｚの帯域幅を有するオーディオ
チャネルとして認識される。

【００５３】

【発明の効果】本発明は、１チャネル内に２チャネルの
サウンドを効果的に提供する方法及び装置を提供する。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のサラウンドタイプのステレオ領域を示す
図である。

【図２】従来の技術の典型的な和差タイプのステレオ符
号化及び復号化手法を概略的に示す図である。

【図３】従来の技術における公知のCarver（カーバー）
ＦＭノイズ削減のためのステレオ符号化及び復号化シス
テムを概略的に示す図である。

【図４】従来の技術において公知である図１の方法によ
るステレオ領域のサラウンドサウンドタイプを実行する
ための従来の手段を示す図である。

【図５】本発明の方法におけるステレオ信号を符号化す
るためのシステムを示す図である。

【図６】各モニターされた間隔が、復号化の間にオーデ
ィオ信号と時間整合された音量エンベロープを提供する
ために、図５のシステムによってカバー（有効範囲と）
されるべき範囲を示す図である。

【図７】図５に示されているシステム内で符号化された
ステレオ信号を復号化するためのシステムを示す図であ
る。

【図８】複数の周波数のより好ましい空間的分離を提供
する本発明の他の実施例を示す図である。

【図９】基本波に対して真のステレオを提供し、これに
より高調波の明瞭度に集中するために同一チャネルを自
在化するように本発明の他の実施例を示す図である。

【図１０】同一チャネル伝送が取り除かれた本発明の他
の実施例を示す図である。

【図１１】分離スピーカへサラウンドチャネルを直接出
力することを提供する本発明の他の実施例を示す図であ
る。

【図１２】ポリチャネル又は複数サラウンドスピーカサ
ウンド及びイマージョン感覚を提供する本発明のさらに
他の実施例を示す図である。

【符号の説明】

１５０左チャネル１５２右チャネル１５４差関数１５６和関数１５８差信号１６０和信号１６２低域フィルタ１６４遅延回路１６５ランダム化差信号１６６加算器関数１６８遅延回路１７０単一オーディオチャネル出力１７２、１７４中域フィルタ１８０、１８２、及び１８３ホールド回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】オーディオ情報の複数のチャネルを符号
化するための方法であって、前記複数のチャネルから前記複数のチャネルより下の数
を有する少なくとも一つの符号化されたチャネルを発生
する工程と、前記複数のチャネルから音量情報をステアリングする少
なくとも一つの同一チャネルを発生する手段と、を備える複数チャネルの符号化方法。
【請求項２】オーディオ情報の複数のチャネルを符号
化する装置であって、前記複数のチャネルから、前記複数のチャネルより下の
数を有する少なくとも一つの符号化されたチャネルを発
生するための手段と、前記複数のチャネルから音量情報をステアリングする少
なくとも一つの同一チャネルを発生するための手段と、を備える複数チャネルの符号化装置。
【請求項３】前記複数のチャネルの加算プロセスから
前記少なくとも一つのチャネルを発生するための加算手
段を含む請求項２に記載の装置。
【請求項４】前記加算プロセスにおける前記複数のチ
ャネルの位相をランダム化するためにランダム化手段を
有する請求項３に記載の装置。
【請求項５】少なくとも一つのオーディオチャネル
と、少なくとも一つのより低い帯域幅の同一チャネル
と、からなる符号化されたオーディオ情報を復号化する
ための方法であって、前記少なくとも一つのオーディオチャネルと関数的に関
係する複数のオーディオチャネルを導出するステップ
と、前記少なくとも一つの同一チャネルと関数的に関係する
音量レベルを導出するステップと、前記導出されたオーディオチャネルと前記導出された音
量レベルの積を発生するステップと、を備える復号化方法。
【請求項６】少なくとも一つのオーディオチャネル
と、少なくとも一つのより低い帯域幅の同一チャネル
と、からなる符号化されたオーディオ情報を復号化する
ための装置であって、前記少なくとも一つのオーディオチャネルと関数的に関
係する複数のオーディオチャネルを導出する手段と、前記少なくとも一つの同一チャネルと関数的に関係する
音量レベルを導出する手段と、前記導出されたオーディオチャネルと前記導出された音
量レベルの積を発生する手段と、を備える復号化装置。
【請求項７】前記導出された音量レベルによって前記
導出されたオーディオチャネルの音量を制御するための
手段を含む請求項６に記載の装置。
【請求項８】位相相関を有する前記オーディオチャネ
ルを導出するための手段を含む請求項６に記載の装置。