(57)【要約】【課題】複数のチャンネルからなる多チャンネルデジタル信号を周波数帯域間の類似度とチャンネル間の類似度とを利用し、符号化する方法を提供する。【解決手段】所定個数の周波数帯域に分割するステップ（１１００）と、周波数帯域のうち高周波帯域それぞれに対し最も類似した類似低周波帯域を検出するステップ（１１１０）と、高周波帯域の特徴値を計算するステップ（１１２０）と、多チャンネル信号のうち第１チャンネル信号を利用して第１信号を生成すると共に、第１チャンネル信号と第２チャンネル信号との組み合わせで第２信号を生成するステップ（１１３０）と、第１信号と第２信号のうち低周波帯域に属する信号と、高周波帯域の特徴値とを量子化するステップ（１１４０）と、類似低周波帯域情報と低周波帯域信号及び高周波帯域の特徴値とからビットストリームを生成するステップとを含む。【選択図】図１０
2006201785.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２個以上の多チャンネルからなるデジタル信号を示す多チャンネル信号を符号化する方法において、
前記多チャンネル信号を所定個数の周波数帯域に分割するステップと、
前記分割された周波数帯域のうち所定周波数以上の高周波帯域それぞれに対し、前記所定周波数未満の低周波帯域のうち最も類似した低周波帯域である類似低周波帯域を検出するステップと、
前記高周波帯域の所定の特徴値を求めるステップと、
前記多チャンネル信号のうち第１チャンネル信号を利用して第１演算を行って第１信号を生成すると共に、前記第１チャンネル信号と、前記多チャンネル信号のうち第２チャンネル信号との組み合わせで第２演算を行って第２信号を生成するステップと、
前記生成された第１信号と第２信号のうち、前記所定周波数未満の低周波帯域に属する低周波帯域信号と前記求められた高周波帯域の特徴値とを量子化するステップと、
前記検出された類似低周波帯域に関する情報と、前記量子化された前記低周波帯域信号及び前記量子化された前記高周波帯域の特徴値とからビットストリームを生成するステッ
プと、
を含むことを特徴とするデジタル信号の符号化方法。
【請求項２】
前記類似低周波帯域を検出するステップは、
前記高周波帯域それぞれに対し、前記低周波帯域との類似度を求めるステップと、
前記求められた類似度が最も大きい低周波帯域を検出するステップと、
前記検出された低周波帯域と前記高周波帯域との類似度が第１の所定値以上であるか否かを判断し、前記検出された低周波帯域と前記高周波帯域との類似度が前記第１の所定値以上である場合、前記検出された低周波帯域についての情報を生成するステップと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載のデジタル信号の符号化方法。
【請求項３】
前記類似低周波帯域を検出するステップは、
前記検出された低周波帯域と前記高周波帯域との類似度が前記第１の所定値未満である場合、前記類似低周波帯域が存在しないことを示す情報を生成するステップ、
をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載のデジタル信号の符号化方法。
【請求項４】
前記類似度は、
前記高周波帯域に属する時間領域サンプルの値を連結した曲線の形態と前記低周波帯域に属する時間領域サンプルの値を連結した曲線の形態との類似度であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のデジタル信号の符号化方法。
【請求項５】
前記類似度は、式（１）により求められることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のデジタル信号の符号化方法。
【数１】
2006201785.tif 000008
前記した式（１）で、ａｂｓ（）は（）の絶対値を意味し、ｓｂ1は前記低周波帯域のインデックスであって０からｋ−１のうちの一つであり、ｋは前記低周波帯域の個数を意味し、ｓｂ2は前記高周波帯域のインデックスを表し、Ｉは前記低周波帯域と高周波帯域とに属する時間領域サンプルの個数を表し、ｓａｍｐ［ｓｂ1］［ｉ］はｓｂ1番目の低周波帯域にあるｉ番目の時間領域サンプルを表し、ｓａｍｐ［ｓｂ2］［ｉ］はｓｂ2番目の高周波帯域にあるｉ番目の時間領域サンプルを表す。
【請求項６】
前記所定の特徴値は、
前記高周波帯域の電力とスケールファクタとのうち、少なくともいずれか一つであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のデジタル信号の符号化方法。
【請求項７】
前記第１信号は、
前記第１チャンネル信号と同じであることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載のデジタル信号の符号化方法。
【請求項８】
前記第２信号は、
前記第１チャンネル信号と前記第２チャンネル信号との差信号であることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載のデジタル信号の符号化方法。
【請求項９】
前記第１信号及び前記第２信号を生成するステップは、
前記第１チャンネル信号と前記第２チャンネル信号との類似度を計算するステップと、
前記計算された類似度が第２の所定値以上である場合、前記多チャンネル信号を符号化して前記第１信号と前記第２信号とを生成するステップとを含み、
前記第１信号は、前記第１チャンネル信号と前記第２チャンネル信号のうちいずれか一つを利用して演算され、前記第２信号は、前記第１チャンネル信号及び前記第２チャンネル信号の組み合わせを利用して演算されることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載のデジタル信号の符号化方法。
【請求項１０】
前記類似度を計算するステップは、
前記第１チャンネル信号及び前記第２チャンネル信号の電力、スケールファクタ、マスキングスレショルド値のうちいずれか一つの比率を計算することを特徴とする請求項９に記載のデジタル信号の符号化方法。
【請求項１１】
前記多チャンネル信号を符号化して前記第１信号と前記第２信号とを生成するステップは、
前記類似度を計算するステップで計算された比率が１を中心に所定の範囲内の値である場合、前記多チャンネル信号を符号化することを特徴とする請求項１０に記載のデジタル信号の符号化方法。
【請求項１２】
前記分割するステップで分割された周波数帯域に対して量子化ビット数を割り当てるステップをさらに含み、
前記量子化するステップは、
前記割り当てられた量子化ビット数によって、生成された前記第１信号と前記第２信号のうち、前記所定周波数未満の低周波帯域に属する信号を量子化することを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか一項に記載のデジタル信号の符号化方法。
【請求項１３】
入力された第１ビットストリーム及び第２ビットストリームを復号化して第１チャンネル及び第２チャンネルからなるデジタル信号を生成するデジタル信号の復号化方法において、
前記第１ビットストリーム及び前記第２ビットストリームから、量子化された低周波帯域信号、量子化された高周波帯域の特徴値、および前記高周波帯域に類似した低周波帯域である類似低周波帯域に関する情報を抽出するステップと、
抽出された、前記量子化された低周波帯域信号と前記量子化された高周波帯域の特徴値とを逆量子化するステップと、
前記第１ビットストリームの逆量子化された前記低周波帯域信号を利用して第１演算を行って前記第１チャンネルの低周波帯域信号を生成すると共に、前記第１ビットストリームの逆量子化された前記低周波帯域信号及び前記第２ビットストリームの逆量子化された前記低周波帯域信号の組み合わせを利用して第２演算を行って前記第２チャンネルの低周波帯域信号を生成するステップと、
生成された前記第１チャンネルの低周波帯域信号及び前記第２チャンネルの低周波帯域信号、前記逆量子化された前記高周波帯域の特徴値、および抽出された前記類似低周波帯域に関する情報を利用して、前記第１チャンネルの高周波帯域信号及び前記第２チャンネルの高周波帯域信号を生成するステップと、
を含むことを特徴とするデジタル信号の復号化方法。
【請求項１４】
生成された前記第１チャンネルの低周波帯域信号は、
前記第１ビットストリームの逆量子化された前記低周波帯域信号と同じであることを特徴とする請求項１３に記載のデジタル信号の復号化方法。
【請求項１５】
生成された前記第２チャンネルの低周波帯域信号は、
前記第１ビットストリームの逆量子化された前記低周波帯域信号と、前記第２ビットストリームの逆量子化された前記低周波帯域信号との差信号であることを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載のデジタル信号の復号化方法。
【請求項１６】
前記高周波帯域信号を生成するステップは、
各高周波帯域に対し、
前記高周波帯域に対応する前記類似低周波帯域の逆量子化された信号を複製するステップと、
前記複製された信号を前記逆量子化された特徴値を有する高周波帯域信号に変換するステップと、
を含むことを特徴とする請求項１３ないし請求項１５のいずれか一項に記載のデジタル信号の復号化方法。
【請求項１７】
前記高周波帯域信号を生成するステップは、
前記高周波帯域に対応する前記類似低周波帯域のない場合、
前記逆量子化された高周波帯域の特徴値だけを利用して前記高周波帯域信号を生成することを特徴とする請求項１３ないし請求項１６のいずれか一項に記載のデジタル信号の復号化方法。
【請求項１８】
前記高周波帯域の特徴値は、
前記高周波帯域の電力とスケールファクタとのうち、少なくともいずれか一つであることを特徴とする請求項１３ないし請求項１７のいずれか一項に記載のデジタル信号の復号化方法。
【請求項１９】
前記逆量子化するステップは、
前記第１ビットストリーム及び前記第２ビットストリームから、各周波数帯域に割り当てられた量子化ビット数を抽出するステップと、
前記抽出された量子化ビット数を利用して、前記低周波帯域信号を抽出するステップで抽出された、前記量子化された低周波帯域信号を逆量子化するステップと、
を含むことを特徴とする請求項１３ないし請求項１８のいずれか一項に記載のデジタル信号の復号化方法。
【請求項２０】
請求項１ないし請求項１２のいずれか一項に記載のデジタル信号の符号化方法をコンピュータで実行させるためのプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータで読み取り可能な記録媒体。
【請求項２１】
請求項１３ないし請求項１９のいずれか一項に記載のデジタル信号の復号化方法をコンピュータで実行させるためのプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータで読み取り可能な記録媒体。
【請求項２２】
２個以上の多チャンネルからなるデジタル信号を示す多チャンネル信号を符号化するデジタル信号の符号化装置において、
前記多チャンネル信号を所定個数の周波数帯域に分割する周波数帯域分割部と、
前記分割された周波数帯域のうち所定周波数以上の高周波帯域それぞれに対し、前記所定周波数未満の低周波帯域のうち最も類似した低周波帯域である類似低周波帯域を検出し、前記検出された類似低周波帯域に関する情報を生成し、前記高周波帯域の所定の特徴値を求める類似度分析部と、
前記多チャンネル信号のうち第１チャンネル信号を利用して第１演算を行って第１信号を生成すると共に、前記第１チャンネル信号と、前記多チャンネル信号のうち第２チャンネル信号との組み合わせで第２演算を行って第２信号を生成するＬＳ符号化部と、
前記生成された第１信号と第２信号のうち、前記所定周波数未満の低周波帯域に属する低周波帯域信号と前記求められた高周波帯域の特徴値とを量子化する量子化部と、
前記生成された類似低周波帯域に関する情報と、前記量子化された前記低周波帯域信号及び前記量子化された前記高周波帯域の特徴値とからビットストリームを生成するビットストリーム生成部と、
を備えることを特徴とするデジタル信号の符号化装置。
【請求項２３】
前記類似度分析部は、
前記高周波帯域それぞれに対し、前記低周波帯域との類似度を求める帯域類似度計算部と、
前記求められた類似度が最も大きい低周波帯域を検出する帯域検出部と、
前記検出された低周波帯域と前記高周波帯域との類似度が第１の所定値以上であるか否かを判断する帯域類似度判断部と、
前記検出された低周波帯域と前記高周波帯域との類似度が、前記第１の所定値以上である場合、前記検出された低周波帯域についての情報を生成すると共に、前記第１の所定値未満である場合、前記類似低周波帯域が存在しないことを示す情報を生成する類似情報生成部と、
を備えることを特徴とする請求項２２に記載のデジタル信号の符号化装置。
【請求項２４】
前記類似度は、
前記高周波帯域に属する時間領域サンプルの値を連結した曲線の形態と前記低周波帯域に属する時間領域サンプルの値を連結した曲線の形態との類似度であることを特徴とする請求項２３に記載のデジタル信号の符号化装置。
【請求項２５】
前記類似度は、式（１）により求められることを特徴とする請求項２３に記載のデジタル信号の符号化装置。
【数２】
2006201785.tif 000009
前記した式（１）で、ａｂｓ（）は（）の絶対値を意味し、ｓｂ1は前記低周波帯域のインデックスであって０からｋ−１のうちの一つであり、ｋは前記低周波帯域の個数を意味し、ｓｂ2は前記高周波帯域のインデックスを表し、Ｉは前記低周波帯域と高周波帯域とに属する時間領域サンプルの個数を表し、ｓａｍｐ［ｓｂ1］［ｉ］はｓｂ1番目の低周波帯域にあるｉ番目の時間領域サンプルを表し、ｓａｍｐ［ｓｂ2］［ｉ］はｓｂ2番目の高周波帯域にあるｉ番目の時間領域サンプルを表す。
【請求項２６】
前記所定の特徴値は、
前記高周波帯域の電力とスケールファクタとのうち少なくともいずれか一つであることを特徴とする請求項２２ないし請求項２５のいずれか一項に記載のデジタル信号の符号化装置。
【請求項２７】
前記第１信号は、
前記第１チャンネル信号と同じであることを特徴とする請求項２２ないし請求項２６のいずれか一項に記載のデジタル信号の符号化装置。
【請求項２８】
前記第２信号は、
前記第１チャンネル信号と前記第２チャンネル信号との差信号であることを特徴とする
請求項２２ないし請求項２７のいずれか一項に記載のデジタル信号の符号化装置。
【請求項２９】
前記第１チャンネル信号と前記第２チャンネル信号との類似度を求め、前記求められた類似度が第２の所定値以上である場合、前記ＬＳ符号化部を動作させる信号を生成して出力するチャンネル類似度分析部をさらに備えることを特徴とする請求項２２ないし請求項２８のいずれか一項に記載のデジタル信号の符号化装置。
【請求項３０】
前記第１チャンネル信号と前記第２チャンネル信号との類似度は、
前記第１チャンネル信号及び前記第２チャンネル信号の電力、スケールファクタ、マスキングスレショルド値のうちいずれか一つの比率であることを特徴とする請求項２９に記載のデジタル信号の符号化装置。
【請求項３１】
前記周波数帯域分割部で分割された周波数帯域に対して量子化ビット数を割り当てる量子化制御部をさらに備え、
前記量子化部は、
前記割り当てられた量子化ビット数によって、生成された前記第１信号と前記第２信号のうち、前記所定周波数未満の低周波帯域に属する信号を量子化することを特徴とする請求項２２ないし請求項３０のいずれか一項に記載のデジタル信号の符号化装置。
【請求項３２】
入力された第１ビットストリーム及び第２ビットストリームを復号化して第１チャンネル及び第２チャンネルからなるデジタル信号を生成するデジタル信号の復号化装置において、
前記第１ビットストリーム及び前記第２ビットストリームから、量子化された低周波帯域信号、量子化された高周波帯域の特徴値、および前記高周波帯域に類似した低周波帯域である類似低周波帯域に関する情報を抽出するビットストリーム解釈部と、
抽出された前記量子化された低周波帯域信号と前記量子化された高周波帯域の特徴値とを逆量子化する逆量子化部と、
前記第１ビットストリームの逆量子化された前記低周波帯域信号を利用して第１演算を行って前記第１チャンネルの低周波帯域信号を生成すると共に、前記第１ビットストリームの逆量子化された前記低周波帯域信号及び前記第２ビットストリームの逆量子化された前記低周波帯域信号の組み合わせを利用して第２演算を行って前記第２チャンネルの低周波帯域信号を生成するＬＳ復号化部と、
生成された前記第１チャンネルの低周波帯域信号及び前記第２チャンネルの低周波帯域信号、前記逆量子化された前記高周波帯域の特徴値、および抽出された前記類似低周波帯域に関する情報を利用して、前記第１チャンネルの高周波帯域信号及び前記第２チャンネルの高周波帯域信号を生成する高周波信号生成部と、
を備えることを特徴とするデジタル信号の復号化装置。
【請求項３３】
前記ＬＳ復号化部で生成された前記第１チャンネルの低周波帯域信号は、
前記第１ビットストリームの逆量子化された前記低周波帯域信号と同じであることを特徴とする請求項３２に記載のデジタル信号の復号化装置。
【請求項３４】
前記ＬＳ復号化部で生成された前記第２チャンネルの低周波帯域信号は、
前記第１ビットストリームの逆量子化された前記低周波帯域信号と、前記第２ビットストリームの逆量子化された前記低周波帯域信号との差信号であることを特徴とする請求項３２または請求項３３に記載のデジタル信号の復号化装置。
【請求項３５】
前記高周波信号生成部は、
前記逆量子化された前記低周波帯域信号と、前記高周波帯域に対応する前記逆量子化された類似低周波帯域に関する情報とを入力され、各高周波帯域に対して類似した逆量子化された低周波帯域信号を複製する信号複製部と、
前記複製された低周波帯域信号と前記逆量子化された高周波帯域の特徴値とを入力され、各高周波帯域に対して前記複製された低周波帯域信号を、前記入力された特徴値を有する高周波帯域信号に変換する信号変換部と、
を備えることを特徴とする請求項３２ないし請求項３４のいずれか一項に記載のデジタル信号の復号化装置。
【請求項３６】
前記高周波信号生成部は、
前記高周波帯域に対応する前記類似低周波帯域に関する情報と前記逆量子化された高周波帯域の特徴値とを入力され、前記高周波帯域に対応する前記類似低周波帯域に関する情報のない場合、前記逆量子化された高周波帯域の特徴値だけを利用して前記高周波帯域信号を生成することを特徴とする請求項３２ないし請求項３５のいずれか一項に記載のデジタル信号の復号化装置。
【請求項３７】
前記高周波帯域の特徴値は、
前記高周波帯域の電力とスケールファクタとのうち、少なくともいずれか一つであることを特徴とする請求項３２ないし請求項３６のいずれか一項に記載のデジタル信号の復号化装置。
【請求項３８】
前記ビットストリーム解釈部は、
前記第１ビットストリーム及び前記第２ビットストリームから、量子化された低周波帯域信号、量子化された高周波帯域の特徴値、および前記高周波帯域に類似した低周波帯域である類似低周波帯域に関する情報、並びに各周波数帯域に割り当てられた量子化ビット数を抽出し、
前記逆量子化部は、
前記抽出された量子化ビット数を利用して、前記抽出された前記量子化された低周波帯域信号を逆量子化することを特徴とする請求項３２ないし請求項３７のいずれか一項に記載のデジタル信号の復号化装置。
【請求項３９】
前記ＬＳ復号化部から入力された低周波帯域信号と、前記高周波信号生成部から入力された高周波帯域信号とを合成する帯域合成部をさらに備えることを特徴とする請求項３２ないし請求項３８のいずれか一項に記載のデジタル信号の復号化装置。
【請求項４０】
前記高周波信号生成部は、
ランダムノイズ交換法を利用して前記高周波帯域信号を生成することを特徴とする請求項３６に記載のデジタル信号の復号化装置。
【請求項４１】
入力されたビットストリームを復号化して第１チャンネル及び第２チャンネルからなるデジタル信号を生成するデジタル信号の復号化方法において、
前記ビットストリームから、量子化された低周波帯域信号、量子化された高周波帯域の特徴値、および前記高周波帯域に類似した低周波帯域である類似低周波帯域に関する情報を抽出するステップと、
抽出された前記量子化された低周波帯域信号と前記量子化された高周波帯域の特徴値とを逆量子化するステップと、
前記逆量子化された低周波帯域信号を復号化し、前記第１チャンネルの低周波帯域信号及び前記第２チャンネルの低周波帯域信号を生成するステップと、
前記第１チャンネルの低周波帯域信号及び前記第２チャンネルの低周波帯域信号の組み合わせを利用して前記第２チャンネルの低周波帯域信号を生成するステップと、
生成された前記第１チャンネルの低周波帯域信号及び前記第２チャンネルの低周波帯域信号、前記逆量子化された前記高周波帯域の特徴値、および抽出された前記類似低周波帯域に関する情報を利用し、前記第１チャンネルの高周波帯域信号及び前記第２チャンネルの高周波帯域信号を生成するステップと、
を含むことを特徴とするデジタル信号の復号化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多チャンネル信号符号化／復号化方法及び装置に係り、特に多チャンネル信号のチャンネル間類似度により、左側チャンネル信号を符号化して第１信号を生成し、左側チャンネル信号と右側チャンネル信号との組み合わせを符号化して第２信号を生成する符号化方法及び符号化装置、それによる復号化方法及び復号化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日の通信技術は、全てのことをアナログからデジタルに変化させていく趨勢である。かかる趨勢に相応し、全てのオーディオ機器、あるいはオーディオ伝送においても、デジタル伝送は、必須不可欠になった。かかるデジタルオーディオの伝送は、既存のアナログ伝送方式より周囲の雑音に強く、また音質もコンパクトディスク（ＣＤ）でのように非常にきれいに再生可能である。しかし、伝送するデータ量が増加するにつれて、保存せねばならないメモリの容量あるいは伝送ラインの容量などさまざまな問題を引き起こしている。
【０００３】
かかる問題点を解決するために必要な技術がデータ圧縮技術である。オーディオの場合、原音を圧縮して伝送した後、圧縮を解いて聞いたとき、原音とほぼ同じになるように再生させるのがオーディオ圧縮技術の目標である。すなわち、全く同じレベルの音質を再生しつつ、単位時間当たりさらに少ない量の情報伝送で済ませるようにする。
【０００４】
１つのチャンネルから提供されるオーディオ信号であるモノオーディオに比べ、複数個のチャンネルからそれぞれ提供されたオーディオ信号の組み合わせであるステレオオーディオは、聴取者に立体的なサウンドを鑑賞可能とさせるので、ステレオオーディオに対する聴取者の要求は、モノオーディオのそれに比べて非常に大きい。
【０００５】
従来のオーディオ信号処理方法のうちの一つとして、認識ノイズ置換（ＰＮＳ：Perceptual Noise Substitution）法がある。かかる従来のオーディオ信号処理法は、ＭＰＥＧ−４オーディオコーディングツールでもって、６４ｋｂｐｓ（bit per second）／ステレオのように低いビット率では、オーディオ信号を効果的に処理可能であるが、高いビット率で音質を低下させてしまうという問題点を有する。特に、かかる従来のオーディオ信号処理法がトランジェント・オーディオ信号を処理する場合、音質をさらに低下させるという問題点を有する。
【０００６】
また、ステレオオーディオは、複数個のチャンネルからそれぞれ得られたモノオーディオが組み合わさったものであるので、ステレオオーディオを保存したり伝送するためには、モノオーディオに比べて多くの努力と費用とがかかる。複数個のチャンネルから得られたモノオーディオを各チャンネル別に独立的に符号化する場合、データの大きさがチャンネルの数ほど大きくなるためである。サンプリングレートを下げたり、または損失符号化を採用してデータを小さくすることは可能であるが、サンプリングレートは、聴取者が感じる音質に直接的な影響を及ぼし、損失符号化また音質低下をもたらすという要因になりうる。
【０００７】
従って、高いビット率を有するデジタル信号とトランジェント信号とに対しても音質が大きく低下せず、音質に直接的な影響なしにチャンネル間の重複情報を効果的に除去し、多チャンネル信号を符号化して復号化する方法が必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする技術的課題は、低いビット率でも周波数帯域幅を狭めずに、オーディオ信号を効率的に処理できる周波数帯域間の類似度を利用した多チャンネルデジタル信号符号化／復号化方法及びその装置を提供するところにある。
【０００９】
また、本発明が解決しようとする他の技術的課題は、多チャンネルデジタル信号を符号化／復号化するにあたり、チャンネル間の重複情報を効果的に除去するために、チャンネル間類似度によって符号化することにより、１つのチャンネル信号についての情報を有する第１信号と、前記チャンネル信号を含む２つのチャンネル信号についての情報を有する第２信号とを生成する符号化方法及び符号化装置とそれによる復号化方法及び復号化装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記した技術的課題を解決するために、本発明に係るデジタル信号の符号化方法は、２個以上の多チャンネルからなるデジタル信号を示す多チャンネル信号を符号化する方法において、前記多チャンネル信号を所定個数の周波数帯域に分割するステップと、前記分割された周波数帯域のうち所定周波数以上の高周波帯域それぞれに対し、前記所定周波数未満の低周波帯域のうち最も類似した低周波帯域である類似低周波帯域を検出するステップと、前記高周波帯域の所定の特徴値を求めるステップと、前記多チャンネル信号のうち第１チャンネル信号を利用して第１演算を行って第１信号を生成すると共に、前記第１チャンネル信号と、前記多チャンネル信号のうち第２チャンネル信号との組み合わせで第２演算を行って第２信号を生成するステップと、前記生成された第１信号と第２信号のうち、前記所定周波数未満の低周波帯域に属する低周波帯域信号と前記求められた高周波帯域の特徴値とを量子化するステップと、前記検出された類似低周波帯域に関する情報と、前記量子化された前記低周波帯域信号及び前記量子化された前記高周波帯域の特徴値とからビットストリームを生成するステップとを含むことを特徴とする。
【００１１】
また、デジタル信号の符号化方法は、望ましくは、前記類似低周波帯域を検出するステップが、前記高周波帯域それぞれに対し、前記低周波帯域との類似度を求めるステップと、前記求められた類似度が最も大きい低周波帯域を検出するステップと、前記検出された低周波帯域と前記高周波帯域との類似度が第１の所定値以上であるか否かを判断し、前記検出された低周波帯域と前記高周波帯域との類似度が前記第１の所定値以上である場合、前記検出された低周波帯域についての情報を生成するステップとを含む。
【００１２】
また、デジタル信号の符号化方法は、前記類似低周波帯域を検出するステップが、前記検出された低周波帯域と前記高周波帯域との類似度が前記第１の所定値未満である場合、前記類似低周波帯域が存在しないことを示す情報を生成するステップをさらに含むことが望ましい。
【００１３】
また、デジタル信号の符号化方法は、前記類似度が、前記高周波帯域に属する時間領域サンプルの値を連結した曲線の形態と前記低周波帯域に属する時間領域サンプルの値を連結した曲線の形態との類似度であることが望ましい。
【００１４】
また、デジタル信号の符号化方法は、前記所定の特徴値が、前記高周波帯域の電力とスケールファクタとのうち、少なくともいずれか一つであることが望ましい。
【００１５】
また、デジタル信号の符号化方法は、望ましくは、前記第１信号が、前記第１チャンネル信号と同じであり、前記第２信号が、前記第１チャンネル信号と前記第２チャンネル信号との差信号であることが望ましい。
【００１６】
また、デジタル信号の符号化方法は、前記第１信号及び前記第２信号を生成するステップが、前記第１チャンネル信号と前記第２チャンネル信号との類似度を計算するステップと、前記計算された類似度が第２の所定値以上である場合、前記多チャンネル信号を符号化して前記第１信号と前記第２信号とを生成するステップとを含み、前記第１信号は、前記第１チャンネル信号と前記第２チャンネル信号のうちいずれか一つを利用して演算され、前記第２信号は、前記第１チャンネル信号及び前記第２チャンネル信号の組み合わせを利用して演算されることが望ましい。
【００１７】
また、デジタル信号の符号化方法は、望ましくは、前記類似度を計算するステップが、前記第１チャンネル信号及び前記第２チャンネル信号の電力、スケールファクタ、マスキングスレショルド値のうちいずれか一つの比率を計算する。
【００１８】
また、デジタル信号の符号化方法は、前記多チャンネル信号を符号化して前記第１信号と前記第２信号とを生成するステップが、前記類似度を計算するステップで計算された比率が１を中心に所定の範囲内の値である場合、前記多チャンネル信号を符号化することが望ましい。
【００１９】
また、デジタル信号の符号化方法は、前記分割するステップで分割された周波数帯域に対して量子化ビット数を割り当てるステップをさらに含み、前記量子化するステップは、前記割り当てられた量子化ビット数によって、生成された前記第１信号と前記第２信号のうち、前記所定周波数未満の低周波帯域に属する信号を量子化することが望ましい。
【００２０】
また、前記した技術的課題を解決するために、本発明に係るデジタル信号の復号化方法は、入力された第１ビットストリーム及び第２ビットストリームを復号化して第１チャンネル及び第２チャンネルからなるデジタル信号を生成するデジタル信号の復号化方法において、前記第１ビットストリーム及び前記第２ビットストリームから、量子化された低周波帯域信号、量子化された高周波帯域の特徴値、および前記高周波帯域に類似した低周波帯域である類似低周波帯域に関する情報を抽出するステップと、抽出された、前記量子化された低周波帯域信号と前記量子化された高周波帯域の特徴値とを逆量子化するステップと、前記第１ビットストリームの逆量子化された前記低周波帯域信号を利用して第１演算を行って前記第１チャンネルの低周波帯域信号を生成すると共に、前記第１ビットストリームの逆量子化された前記低周波帯域信号及び前記第２ビットストリームの逆量子化された前記低周波帯域信号の組み合わせを利用して第２演算を行って前記第２チャンネルの低周波帯域信号を生成するステップと、生成された前記第１チャンネルの低周波帯域信号及び前記第２チャンネルの低周波帯域信号、前記逆量子化された前記高周波帯域の特徴値、および抽出された前記類似低周波帯域に関する情報を利用して、前記第１チャンネルの高周波帯域信号及び前記第２チャンネルの高周波帯域信号を生成するステップとを含むことを特徴とする。
【００２１】
また、デジタル信号の復号化方法は、生成された前記第１チャンネルの低周波帯域信号が、前記第１ビットストリームの逆量子化された前記低周波帯域信号と同じであり、生成された前記第２チャンネルの低周波帯域信号が、前記第１ビットストリームの逆量子化された前記低周波帯域信号と、前記第２ビットストリームの逆量子化された前記低周波帯域信号との差信号であることが望ましい。
【００２２】
また、デジタル信号の復号化方法は、前記高周波帯域信号を生成するステップが、各高周波帯域に対し、前記高周波帯域に対応する前記類似低周波帯域の逆量子化された信号を複製するステップと、前記複製された信号を前記逆量子化された特徴値を有する高周波帯域信号に変換するステップとを含むことが望ましい。
【００２３】
また、デジタル信号の復号化方法は、望ましくは、前記高周波帯域信号を生成するステップが、前記高周波帯域に対応する前記類似低周波帯域のない場合、前記逆量子化された高周波帯域の特徴値だけを利用して前記高周波帯域信号を生成する。
【００２４】
また、デジタル信号の復号化方法は、前記高周波帯域の特徴値が、前記高周波帯域の電力とスケールファクタとのうち、少なくともいずれか一つであることが望ましい。
【００２５】
また、デジタル信号の復号化方法は、望ましくは、前記逆量子化するステップが、前記第１ビットストリーム及び前記第２ビットストリームから、各周波数帯域に割り当てられた量子化ビット数を抽出するステップと、前記抽出された量子化ビット数を利用して、前記低周波帯域信号を抽出するステップで抽出された、前記量子化された低周波帯域信号を逆量子化するステップとを含む。
【００２６】
また、前記した技術的課題を解決するために、本発明に係るデジタル信号の符号化装置は、２個以上の多チャンネルからなるデジタル信号を示す多チャンネル信号を符号化するデジタル信号の符号化装置において、前記多チャンネル信号を所定個数の周波数帯域に分割する周波数帯域分割部と、前記分割された周波数帯域のうち所定周波数以上の高周波帯域それぞれに対し、前記所定周波数未満の低周波帯域のうち最も類似した低周波帯域である類似低周波帯域を検出し、前記検出された類似低周波帯域に関する情報を生成し、前記高周波帯域の所定の特徴値を求める類似度分析部と、前記多チャンネル信号のうち第１チャンネル信号を利用して第１演算を行って第１信号を生成すると共に、前記第１チャンネル信号と、前記多チャンネル信号のうち第２チャンネル信号との組み合わせで第２演算を行って第２信号を生成するＬＳ符号化部と、前記生成された第１信号と第２信号のうち、前記所定周波数未満の低周波帯域に属する低周波帯域信号と前記求められた高周波帯域の特徴値とを量子化する量子化部と、前記生成された類似低周波帯域に関する情報と、前記量子化された前記低周波帯域信号及び前記量子化された前記高周波帯域の特徴値とからビットストリームを生成するビットストリーム生成部とを備えることを特徴とする。
【００２７】
また、デジタル信号の符号化装置は、望ましくは、前記類似度分析部が、前記高周波帯域それぞれに対し、前記低周波帯域との類似度を求める帯域類似度計算部と、前記求められた類似度が最も大きい低周波帯域を検出する帯域検出部と、前記検出された低周波帯域と前記高周波帯域との類似度が第１の所定値以上であるか否かを判断する帯域類似度判断部と、前記検出された低周波帯域と前記高周波帯域との類似度が、前記第１の所定値以上である場合、前記検出された低周波帯域についての情報を生成すると共に、前記第１の所定値未満である場合、前記類似低周波帯域が存在しないことを示す情報を生成する類似情報生成部とを備える。
【００２８】
また、デジタル信号の符号化装置は、前記類似度が、前記高周波帯域に属する時間領域サンプルの値を連結した曲線の形態と前記低周波帯域に属する時間領域サンプルの値を連結した曲線の形態との類似度であることが望ましい。
【００２９】
また、デジタル信号の符号化装置は、前記所定の特徴値が、前記高周波帯域の電力とスケールファクタとのうち少なくともいずれか一つであることが望ましい。
【００３０】
また、デジタル信号の符号化装置は、前記第１信号が、前記第１チャンネル信号と同じであり、前記第２信号が、前記第１チャンネル信号と前記第２チャンネル信号との差信号であることが望ましい。
【００３１】
また、デジタル信号の符号化装置は、前記第１チャンネル信号と前記第２チャンネル信号との類似度を求め、前記求められた類似度が第２の所定値以上である場合、前記ＬＳ符号化部を動作させる信号を生成して出力するチャンネル類似度分析部をさらに備えることが望ましい。
【００３２】
また、デジタル信号の符号化装置は、望ましくは、前記第１チャンネル信号と前記第２チャンネル信号との類似度が、前記第１チャンネル信号及び前記第２チャンネル信号の電力、スケールファクタ、マスキングスレショルド値のうちいずれか一つの比率で計算される。
【００３３】
また、デジタル信号の符号化装置は、前記周波数帯域分割部で分割された周波数帯域に対して量子化ビット数を割り当てる量子化制御部をさらに備え、前記量子化部は、前記割り当てられた量子化ビット数によって、生成された前記第１信号と前記第２信号のうち、前記所定周波数未満の低周波帯域に属する信号を量子化することが望ましい。
【００３４】
また、前記した技術的課題を解決するために、本発明に係るデジタル信号の復号化装置は、入力された第１ビットストリーム及び第２ビットストリームを復号化して第１チャンネル及び第２チャンネルからなるデジタル信号を生成するデジタル信号の復号化装置において、前記第１ビットストリーム及び前記第２ビットストリームから、量子化された低周波帯域信号、量子化された高周波帯域の特徴値、および前記高周波帯域に類似した低周波帯域である類似低周波帯域に関する情報を抽出するビットストリーム解釈部と、抽出された前記量子化された低周波帯域信号と前記量子化された高周波帯域の特徴値とを逆量子化する逆量子化部と、前記第１ビットストリームの逆量子化された前記低周波帯域信号を利用して第１演算を行って前記第１チャンネルの低周波帯域信号を生成すると共に、前記第１ビットストリームの逆量子化された前記低周波帯域信号及び前記第２ビットストリームの逆量子化された前記低周波帯域信号の組み合わせを利用して第２演算を行って前記第２チャンネルの低周波帯域信号を生成するＬＳ復号化部と、生成された前記第１チャンネルの低周波帯域信号及び前記第２チャンネルの低周波帯域信号、前記逆量子化された前記高周波帯域の特徴値、および抽出された前記類似低周波帯域に関する情報を利用して、前記第１チャンネルの高周波帯域信号及び前記第２チャンネルの高周波帯域信号を生成する高周波信号生成部とを備えることを特徴とする。
【００３５】
また、デジタル信号の復号化装置は、前記ＬＳ復号化部で生成された前記第１チャンネルの低周波帯域信号が、前記第１ビットストリームの逆量子化された前記低周波帯域信号と同一であり、前記ＬＳ復号化部で生成された前記第２チャンネルの低周波帯域信号が、前記第１ビットストリームの逆量子化された前記低周波帯域信号と、前記第２ビットストリームの逆量子化された前記低周波帯域信号との差信号であることが望ましい。
【００３６】
また、デジタル信号の復号化装置は、前記高周波信号生成部が、前記逆量子化された前記低周波帯域信号と、前記高周波帯域に対応する前記逆量子化された類似低周波帯域に関する情報とを入力され、各高周波帯域に対して類似した逆量子化された低周波帯域信号を複製する信号複製部と、前記複製された低周波帯域信号と前記逆量子化された高周波帯域の特徴値とを入力され、各高周波帯域に対して前記複製された低周波帯域信号を、前記入力された特徴値を有する高周波帯域信号に変換する信号変換部とを備えることが望ましい。
【００３７】
また、デジタル信号の復号化装置は、望ましくは、前記高周波信号生成部が、前記高周波帯域に対応する前記類似低周波帯域に関する情報と前記逆量子化された高周波帯域の特徴値とを入力され、前記高周波帯域に対応する前記類似低周波帯域に関する情報のない場合、前記逆量子化された高周波帯域の特徴値だけを利用して前記高周波帯域信号を生成する。
【００３８】
また、デジタル信号の復号化装置は、前記高周波帯域の特徴値が、前記高周波帯域の電力とスケールファクタとのうち、少なくともいずれか一つであることが望ましい。
【００３９】
また、デジタル信号の復号化装置は、前記ビットストリーム解釈部が、前記第１ビットストリーム及び前記第２ビットストリームから、量子化された低周波帯域信号、量子化された高周波帯域の特徴値、および前記高周波帯域に類似した低周波帯域である類似低周波帯域に関する情報、並びに各周波数帯域に割り当てられた量子化ビット数を抽出し、前記逆量子化部が、前記抽出された量子化ビット数を利用して、前記抽出された前記量子化された低周波帯域信号を逆量子化することが望ましい。
【００４０】
前記デジタル信号の符号化方法／復号化方法は、望ましくは、コンピュータで実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体で具現可能である。
【発明の効果】
【００４１】
本発明によると、多チャンネルデジタル信号を符号化／復号化する場合、周波数帯域間の類似度とチャンネル間の類似度とを利用することにより、一定レベルの音質を保持しつつ符号化装置から復号化装置に伝送される信号を小さくでき、高周波信号を効率的に符号化及び復号化させることができ、安定しており、かつ自然な音質を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
[デジタル信号の符号化方法及び装置]
以下、添付された図面を参照しつつ、本発明に係るデジタル信号の符号化方法及び装置について詳細に説明する。図１は、本発明に係る多チャンネルデジタル信号を符号化する符号化装置の全体的な構成をブロック図で図示したものであり、図示された符号化装置は、周波数帯域分割部１００、類似度分析部１１０、ＬＳ符号化部１２０、量子化部１３０、ビットストリーム生成部１４０、及び量子化制御部１５０を備えてなる。図１に図示された符号化装置の動作を、図１０に図示された符号化方法を表すフローチャートに結び付けて説明する。
【００４３】
周波数帯域分割部１００は、入力される時間領域のデジタル信号を所定個数の周波数領域に分けられた周波数帯域に分割して出力する（ステップ１１００）。望ましい一実施形態としては、デジタル信号にパルス符号変調（ＰＣＭ）サンプリングされた信号（ＰＣＭ信号）を使用し、このＰＣＭ信号をサブバンドフィルタを利用して時間領域の入力信号を所定個数の周波数帯域別信号に変換させる。ステップ１１００の周波数帯域への分割は、サブバンドフィルタ以外にも、離散コサイン変換（ＤＣＴ）、変形離散コサイン変換（ＭＤＣＴ）、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）などを使用することもある。
【００４４】
類似度分析部１１０は、ステップ１１００で分割された周波数帯域のうち所定の基準周波数以上の高周波帯域それぞれに対し、当該高周波帯域と最も類似した所定の基準周波数未満の低周波帯域である類似低周波帯域を検出し、検出された類似低周波帯域に関する情報（類似低周波帯域情報）を出力する（ステップ１１１０：類似低周波帯域検出ステップ）。前記所定の基準周波数は、ユーザにより変更もされ、事前に設定されもする。前記した類似低周波帯域情報は、類似低周波帯域のインデックスを当該高周波帯域のインデックスと対応させて生成されることが望ましい。
【００４５】
類似度分析部１１０は、当該高周波帯域それぞれに対し、所定の特徴値を計算する（ステップ１１２０：特徴値計算ステップ）。ここで、所定の特徴値は、各高周波帯域に属するサンプル値の大きさを表す値であり、当該高周波帯域に属するサンプルの平均電力または当該高周波帯域のスケールファクタであることが望ましい。
【００４６】
ＬＳ符号化部（Left/Side Encoder）１２０は、周波数帯域に分割された多チャンネルデジタル信号、例えば、左側チャンネル信号と右側チャンネル信号とからなるデジタル信号を、第１信号及び第２信号にＬＳ符号化する（ステップ１１３０）。図５は、ＬＳ符号化法についての実施形態を図示した図面であり、次の式（２）の行列式を計算して左側チャンネル信号Ｌと右側チャンネル信号Ｒとを第１信号（first signal）と第２信号（second signal）とに符号化可能である。
【００４７】
【数３】
2006201785.tif 000003
【００４８】
式（２）で、ｘ，ｙ，ｚは定数である。式（２）によれば、第１信号は、左側チャンネル信号Ｌだけで演算され、左側チャンネル信号についての情報だけを有しており、第２信号は、左側チャンネル信号Ｌと右側チャンネル信号Ｒとの組み合わせで演算され、左側チャンネル信号Ｌと右側チャンネル信号Ｒとについての情報である。具体的に、ステレオデジタル信号（左側チャンネル信号Ｌ、右側チャンネル信号Ｒ）は、次の式（３）のように計算（符号化）され、第１信号と第２信号とが生成されることが望ましい。
【００４９】
【数４】
2006201785.tif 000004
【００５０】
式（３）によれば、ＬＳ符号化部１２０により符号化された第１信号は、左側チャンネル信号Ｌと同一であり、第２信号は、左側チャンネル信号Ｌと右側チャンネル信号Ｒとの差信号を２で割った信号である。
【００５１】
前記の説明では、左側チャンネル信号と右側チャンネル信号とを符号化して第１信号及び第２信号を生成する場合を一実施形態とし、ＬＳ符号化法を説明したが、３個以上のチャンネルを有するデジタル信号の場合にも、３個以上のチャンネルのうち第１チャンネルの信号と第２チャンネルの信号とをＬＳ符号化法によって符号化して第１信号及び第２信号を生成可能である。
【００５２】
ＬＳ符号化部１２０は、周波数帯域に分割された多チャンネルデジタル信号のうち、低周波帯域信号だけを符号化することが望ましい。また、ＬＳ符号化法（ステップ１１３０）は、前記した類似低周波帯域検出ステップ（ステップ１１１０）及び特徴値計算ステップ（ステップ１１２０）と同時に行われることが望ましい。
【００５３】
量子化部１３０は、類似度分析部１１０から高周波帯域の特徴値を入力されて量子化し、ＬＳ符号化部１２０から入力された第１信号及び第２信号の低周波帯域信号を周波数帯域別に量子化する（ステップ１１４０）。
【００５４】
量子化制御部１５０は、前記各周波数帯域を量子化するために割り当てられる量子化ビット数（割当てビット数）を決定する。これに基づき、量子化部１３０は、量子化制御部１５０で決定された量子化ビット数によって各周波数帯域を量子化する。
量子化制御部１５０は、分割された各周波数帯域に対して聴覚の敏感度を分析し、分析した結果によって割当てビット数を決定することが望ましい。
【００５５】
量子化制御部１５０についての一実施形態を以下に述べる。この量子化制御部１５０は、聴覚心理モデル（図示せず）とビット割当て部（図示せず）とを備えることが望ましい。聴覚心理モデル（図示せず）は、人間の聴覚特性により、周波数帯域別ビット割当ての基準になる信号対マスクレベル比（ＳＭＲ：Signal-to-Mask Ratio）を計算して出力するものである。ビット割当て部（図示せず）は、聴覚心理モデル（図示せず）から受けたＳＭＲ値を基に各周波数帯域の割当てビット数を求めるものである。
【００５６】
また、量子化制御部１５０についての他の実施形態を以下に述べる。この量子化制御部１５０は、割当てビット数抽出部（図示せず）及びルックアップテーブル（図示せず）を備えることが望ましい。ルックアップテーブル（図示せず）は、周波数帯域を量子化するための割当てビット数を保存しており、この割当てビット数は、各周波数帯域の特性を表す特徴値がアドレスと対応して保存されている。この周波数帯域の特徴値は、周波数帯域に属するサンプルの平均電力、周波数帯域のスケールファクタまたは周波数帯域のマスキングスレショルド値であることが望ましい。ここで、スケールファクタは、各周波数帯域に属するサンプルのうち最も大きい絶対値を有するサンプルの値である。また、マスキングスレショルド値とは、オーディオ信号の相互作用により人間が聞いても感じれない信号の最大サイズをいい、オーディオ信号符号化において、一般的に使われる聴覚心理モデルにおいてオーディオ信号のうち、相互間の干渉によりある信号が他の信号をマスキングすることにより、人間が聞くのに全く感じれないマスキング現象と関連した値である。また、割当てビット数抽出部（図示せず）は、入力される信号の周波数帯域別の特徴値をアドレス値として計算し、ルックアップテーブル（図示せず）から、計算されたアドレス値に対応する割当てビット数を抽出するものである。このルックアップテーブル（図示せず）に保存された割当てビット数は、量子化が適切に行われるように聴覚心理モデル（図示せず）に立脚して周波数帯域の特徴値によってあらかじめ計算されて保存されることが望ましい。
【００５７】
量子化制御部１５０に係るさらに他の実施形態を説明する。この量子化制御部１５０は、複数のルックアップテーブル（図示せず）、ルックアップテーブル選択部（図示せず）、及び割当てビット数抽出部（図示せず）を備えることが望ましい。複数のルックアップテーブル（図示せず）は、入力されるデジタル信号の特性によって相異なる割当てビット数を保存している。ルックアップテーブル選択部（図示せず）は、入力されるデジタル信号の特性を計算し、複数のルックアップテーブル（図示せず）のうち、計算された特性に合うルックアップテーブル（図示せず）を選択するものである。また、割当てビット数抽出部（図示せず）は、デジタル信号の周波数帯域別の特徴値をアドレス値として計算し、選択されたルックアップテーブル（図示せず）から、計算されたアドレス値に対応する割当てビット数を抽出するものである。入力されるデジタル信号の特性は、周波数帯域に分割されたサンプルの分布図であることが望ましい。
【００５８】
図１に示した符号化装置の説明を続ける。ビットストリーム生成部１４０は、量子化部１３０で量子化された低周波帯域信号と、類似度分析部１１０から計算された高周波帯域の特性値及び類似度分析部１１０で生成された各高周波帯域に対応する類似低周波帯域情報とから、ビットストリームを生成して伝送する（ステップ１１５０）。このビットストリーム生成部１４０は、入力される信号を無損失符号化及びビットパッキングした後、ビットパッキングされた結果をビットストリーム形態に変換することが望ましく、無損失符号化のために、ハフマン符号化を使用することが望ましい。
【００５９】
図２は、図１の類似度分析部１１０についての実施形態をブロック図で図示したものであり、図示された類似度分析部１１０は、帯域類似度計算部２００、帯域検出部２１０、帯域類似度判断部２２０、及び類似情報生成部２３０を備えてなる。図２に図示された類似度分析部１１０の動作を図１１に図示されたフローチャートに結び付けて説明する。
【００６０】
帯域類似度計算部２００は、高周波帯域それぞれに対し、全ての低周波帯域との類似度を計算する（ステップ１２００）。この帯域類似度計算部２００は、高周波帯域に属する時間領域サンプルの値がなす曲線の形態と、低周波帯域に属する時間領域サンプルの値がなす曲線の形態とが互いに類似した程度を数値で表現して計算することが望ましい。
【００６１】
図３Ａから図３Ｄは、高周波帯域と低周波帯域との間の類似度を求める方法についての実施形態を説明するために、周波数帯域に属するサンプルの値をグラフで図示したものである。図３Ａは、６番目から９番目の帯域についてのサンプル値、図３Ｂは、１０番目から１３番目の帯域についてのサンプル値、図３Ｃは、１４番目から１７番目の帯域についてのサンプル値、図３Ｄは、１８番目から２１番目の帯域についてのサンプル値を表す図面である。図３Ａから図３Ｄでは、横軸は時間を表し、縦軸はサンプル値を表し、図３Ａから図３Ｄに図示された各図面に表示された１から１６は、時間領域上のインデックスを表す。
【００６２】
図３Ｂに図示された１０番目の帯域（１０ｔｈ）以上の周波数帯域を高周波帯域と仮定する。この場合には、高周波帯域のうち図３Ｃに図示された１４番目の帯域（１４ｔｈ）に属するサンプルがなす曲線の形態と、低周波帯域のうち図３Ａに図示された７番目の帯域（７ｔｈ）に属するサンプルがなす曲線の形態とは、ピーク位置が類似しているということが分かる。このような場合、低周波帯域の７番目の帯域と高周波帯域の１４番目の帯域との類似度が高いと言える。ここで、高周波帯域と低周波帯域との類似度は、次の式（１）により求めることが望ましい。
【００６３】
【数５】
2006201785.tif 000005
【００６４】
式（１）で、ａｂｓ（）は（）の絶対値を意味し、ｓｂ1は低周波帯域のインデックスであって０からｋ−１のうちの一つであり、ｋは低周波帯域の個数を意味し、ｓｂ2は高周波帯域のインデックスを表し、Ｉは低周波帯域と高周波帯域とに属する時間領域サンプルの個数を表し、ｓａｍｐ［ｓｂ1］［ｉ］はｓｂ1番目の低周波帯域にあるｉ番目の時間領域サンプル値を表し、ｓａｍｐ［ｓｂ2］［ｉ］はｓｂ2番目の高周波帯域にあるｉ番目の時間領域サンプル値を表す。
【００６５】
帯域検出部２１０は、帯域類似度計算部２００から高周波帯域と低周波帯域との類似度を入力され、各高周波帯域に対して最も大きい類似度を有する低周波帯域を検出する（ステップ１２１０）。
【００６６】
各高周波帯域に対し、帯域類似度判断部２２０は、ステップ１２１０で検出された類似低周波帯域との類似度が所定の類似度値ａ（第１の所定値）以上であるか否かを判断して判断結果を出力する（ステップ１２２０）。類似度がａ以上である場合、類似情報生成部２３０は、高周波帯域に対して類似した低周波帯域が存在することを示す情報を生成し、高周波帯域のインデックスと検出された類似低周波帯域のインデックスとを対応させて類似低周波帯域情報を生成する（ステップ１２３０）。一方、類似度がａ未満である場合、類似情報生成部２３０は、高周波帯域に対して類似した低周波帯域が存在しないことを示す情報を生成する（ステップ１２４０）。類似低周波帯域の存否についての情報は、高周波帯域別に１ビットのモードビットをおき、類似した低周波帯域が存在する場合、モードビットを１に生成し（ｍｏｄｅ＝１）、類似した低周波帯域が存在しない場合、モードビットを０に生成することが望ましい（ｍｏｄｅ＝０）。
【００６７】
図４は、図１のＬＳ符号化部１２０の動作についての実施形態をブロック図で図示したものであり、図示されているように、ＬＳ符号化部１２０は、チャンネル類似度分析部４００をさらに備えることが望ましい。図４に図示されたＬＳ符号化部１２０の動作を図１２に図示されたフローチャートに結び付けて説明する。
【００６８】
チャンネル類似度分析部４００は、左側チャンネル信号と右側チャンネル信号との類似度を計算する（ステップ１３００）。このチャンネル類似度分析部４００は、周波数帯域分割部１００で分割された周波数帯域別の左側チャンネル信号と右側チャンネル信号との類似度を計算することが望ましい。
【００６９】
左側チャンネル信号と右側チャンネル信号との類似度は、２つのチャンネル信号の平均パワーの比率、スケールファクタの比率またはマスキングスレショルド値の比率で計算されることが望ましい。平均パワーは、チャンネル信号の各周波数帯域に属するサンプルの平均パワーである。
【００７０】
計算された左側チャンネル信号と右側チャンネル信号との平均パワーの比率、スケールファクタの比率またはマスキングスレショルド値の比率が１に近いほど２つのチャンネルの類似度が高いと言える。
【００７１】
チャンネル類似度分析部４００は、計算された類似度が所定のチャンネル類似度値ｂ（第２の所定値）以上であるか否かを判断し（ステップ１３１０）、ｂ以上である場合（ステップ１３１０：はい）、ＬＳ符号化部１２０に左右のチャンネル信号のＬＳ符号化を行わせる信号を生成して出力する（ステップ１３２０）。
【００７２】
望ましくは、チャンネル類似度分析部４００は、計算された左側チャンネル信号と右側チャンネル信号との平均パワーの比率、スケールファクタの比率またはマスキングスレショルド値の比率が１を中心に所定の範囲に属する場合に、ＬＳ符号化部１２０に符号化を行わせる。例えば、計算された比率の値が１を中心に±０．１以内の範囲に属する場合、すなわち計算された比率が０．９から１．１の間に属する場合、チャンネル類似度分析部４００は、ＬＳ符号化部１２０に符号化を行わせる。
【００７３】
チャンネル類似度分析部４００は、計算された類似度が所定のチャンネル類似度値ｂ未満である場合には（ステップ１３１０：いいえ）、ＬＳ符号化を行わずに、チャンネル別にそのまま出力し、その後、符号化ステップでチャンネル別にそれぞれ処理させる。
【００７４】
図６は、左側チャンネル信号と右側チャンネル信号との平均パワー比率についての１つの実施形態をグラフで図示したものである。図６に図示された２チャンネル間の平均パワー比率は、１から小さい方へ遠く離れた「０に近い値」や、１から大きい方へ遠く離れた「８に近い値」を有するので、図示された左側チャンネル信号と右側チャンネル信号との類似度が低いということが分かる。従って、図示されたステレオ信号（左側チャンネル信号と右側チャンネル信号）は、ステレオ成分が多く含まれているので、左側チャンネル信号と右側チャンネル信号とを各チャンネルに対して量子化することが望ましい。
【００７５】
図７は、左側チャンネル信号と右側チャンネル信号との平均パワー比率についての別の実施形態をグラフで図示したものである。図７に図示された２チャンネル間の平均パワー比率は、１に近い値を有するので、図示された左側チャンネル信号と右側チャンネル信号との類似度が高いということが分かる。従って、図示されたステレオ信号は、モノ成分が多く含まれているので、左側チャンネル信号と右側チャンネル信号とを前記したＬＳ符号化法により符号化して第１信号と第２信号とを生成して重複成分を除去した後、量子化することが望ましい。
【００７６】
図８は、ＬＳ符号化による左側チャンネル信号と第１信号の分布図変化を図示したグラフであり、１つの周波数帯域について左側チャンネル信号と第１信号のＳＲ＿Ｉｎｄｅｘ（図では第１信号と表記）とを求めたものである。求めたＳＲ＿Ｉｎｄｅｘが大きいほど全体信号に対して該当周波数帯域に属する信号が占める比重が小さくなる。従って、左側チャンネル信号をＬＳ符号化して第１信号を生成する場合、該当周波数帯域の比重が増加するということが分かる。
【００７７】
図９は、ＬＳ符号化による右側チャンネル信号と第２信号の分布図変化を図示したグラフであり、１つの周波数帯域について右側チャンネル信号と第２信号のＳＲ＿Ｉｎｄｅｘ（図では第１信号と表記）とを求めたものである。図示されたところによれば、右側チャンネル信号と左側チャンネル信号との組み合わせを利用してＬＳ符号化して第２信号を生成する場合、右側チャンネル信号より第２信号の該当周波数帯域の比重が非常に減少するということが分かる。
【００７８】
前記した図８と図９とに図示されたところを合わせて判断すれば、左側チャンネル信号と右側チャンネル信号との類似度が高い場合、ＬＳ符号化を行うことにより、チャンネル間の重複情報を除去して信号のビット数を減少させることができることが分かる。
【００７９】
[デジタル信号の復号化方法及び装置]
以下、添付された図面を参照しつつ、本発明に係るデジタル信号の復号化方法及び装置について詳細に説明する。図１３は、本発明に係る多チャンネルデジタル信号の復号化装置の全体的な構成をブロック図で図示したものであり、図示された復号化装置は、ビットストリーム解釈部１４００、逆量子化部１４１０、ＬＳ復号化部１４２０、高周波信号生成部１４３０、及び帯域合成部１４４０を備えてなる。図示された復号化装置の動作を図１５に図示された本発明に係る復号化方法を表すフローチャートに結び付けて説明する。
【００８０】
ビットストリーム解釈部１４００は、復号化しようとする多チャンネルデジタル信号についての情報が含まれた複数個のビットストリームを入力され、それぞれのビットストリームから量子化された低周波帯域信号、量子化された高周波帯域の特徴値、及び高周波帯域に対応する類似低周波帯域情報を抽出する（ステップ１６００）。ビットストリームに周波数帯域それぞれの量子化のための割当ビット数情報（量子化ビット数）が含まれた場合、ビットストリーム解釈部１４００は、ビットストリームから割当てビット数情報を抽出することが望ましい。
【００８１】
逆量子化部１４１０は、ビットストリーム解釈部１４００でそれぞれ抽出された量子化された低周波帯域信号と、量子化された高周波帯域の特徴値とを逆量子化する（ステップ１６１０）。１６００ステップで、ビットストリームから割当ビット数情報が抽出された場合、逆量子化部１４１０は、各周波数帯域の割当ビット数情報（量子化ビット数）を利用し、量子化された低周波帯域信号を逆量子化することが望ましい。
【００８２】
ＬＳ復号化部１４２０は、逆量子化部１４１０で逆量子化された各ビットストリームの低周波帯域信号を入力され、これをＬＳ復号化することにより、多チャンネル低周波信号（左側チャンネル信号と右側チャンネル信号）を生成する（ステップ１６２０）。以下では、ＬＳ復号化法について、一実施形態として第１ビットストリーム及び第２ビットストリーム信号を入力されて左側チャンネル信号と右側チャンネル信号とに復号化する方法について説明する。
【００８３】
第１ビットストリーム及び第２ビットストリーム信号が前記した式（２）によりＬＳ符号化された場合、ＬＳ復号化部１４２０は、次の式（４）の行列計算により、第１ビットストリーム及び第２ビットストリーム信号を入力され、ＬＳ復号化により、左側チャンネル信号と右側チャンネル信号とを生成する。
【００８４】
【数６】
2006201785.tif 000006
【００８５】
第１ビットストリーム及び第２ビットストリーム信号が前記した式（３）によりＬＳ符号化された場合、ＬＳ復号化部１４２０は、次の式（５）の行列計算により第１ビットストリーム及び第２ビットストリーム信号を入力され、ＬＳ復号化により、左側チャンネル信号と右側チャンネル信号とを生成する。
【００８６】
【数７】
2006201785.tif 000007
【００８７】
３個以上のビットストリームを入力される場合にも、３個以上のビットストリームのうち第１所定ビットストリーム信号と第２所定ビットストリーム信号とを前記したＬＳ復号化法によって、第１チャンネル信号と第２チャンネル信号とを生成することにより、複数のビットストリーム信号を、複数のチャンネルを有する多チャンネル信号に復号化可能である。
【００８８】
高周波信号生成部１４３０は、ビットストリーム解釈部１４００から入力された各高周波帯域についての類似低周波帯域情報、逆量子化部１４１０から入力された各高周波帯域の特徴値、ＬＳ復号化部１４２０から入力された低周波帯域信号（左側チャンネル信号と右側チャンネル信号）を利用して高周波帯域信号を生成する（ステップ１６３０）。この高周波信号生成部１４３０は、各チャンネル別に１６３０ステップを行い、全てのチャンネルに対して高周波帯域信号を生成する。
【００８９】
帯域合成部１４４０は、ＬＳ復号化部１４２０から入力された低周波帯域信号と、高周波信号生成部１４３０から入力された高周波帯域信号とを合成し、復号化されたデジタル信号を生成する（ステップ１６４０）。この帯域合成部１４４０は、各チャンネル別に１６４０ステップを行い、多チャンネルデジタル信号を生成する。
【００９０】
図１４は、図１３の高周波信号生成部１４３０の構成例をブロック図で図示したものであり、図示された高周波信号生成部１４３０は、類似検査部１５００、信号複製部１５１０、信号変換部１５２０、及びランダムノイズ生成部１５３０を備えてなる。図１４に図示された高周波信号生成部１４３０の動作を図１６に図示されたフローチャートに結び付けて説明する。
【００９１】
類似検査部１５００は、信号を生成しようとする高周波帯域に類似低周波帯域の存否を確認する（ステップ１７００）。ここで、各高周波帯域の類似低周波帯域の存否についての情報がビットストリームに含まれている場合、ビットストリーム解釈部１４００は、ビットストリームから各高周波帯域の類似低周波帯域の存否についての情報を抽出する。そのため、類似検査部１５００は、この抽出された情報を利用し、各高周波帯域に類似低周波帯域の存否を確認することが望ましい。例えば、類似検査部１５００は、高周波帯域についてのモードを示すビット値（モードビット）が１である場合には、高周波帯域と類似した低周波帯域が存在すると判断し、高周波帯域についてのモードビットが０である場合には、高周波帯域と類似した低周波帯域が存在しないと判断することが望ましい。
【００９２】
信号複製部１５１０は、信号を生成しようとする高周波帯域に類似低周波帯域がある場合、類似低周波帯域についての情報（類似低周波帯域情報）を入力され、類似低周波帯域情報に対応する低周波帯域信号を複製する（ステップ１７１０）。
【００９３】
信号変換部１５２０は、高周波帯域の特徴値に合わせ、ステップ１７１０で複製された低周波帯域信号を変換し、高周波帯域信号を生成する（ステップ１７２０）。例えば、特徴値が高周波帯域の電力である場合、電力値を有するように、複製された信号を変換する。また、特徴値が高周波帯域のスケールファクタである場合、スケールファクタ値を有するように、複製された信号を変換する。
【００９４】
ランダムノイズ生成部１５３０は、生成しようとする高周波帯域に類似低周波帯域のない場合、ランダムノイズ置換方式（ＲＮＳ：Random Noise Substitution）を利用し、高周波帯域信号を生成する（ステップ１７３０）。ＲＮＳは、高周波帯域信号を高周波帯域の特徴値だけを利用してランダムするように生成する方法である。
【００９５】
また、本発明は、本発明に係るデジタル信号の符号化方法または復号化方法をコンピュータで実行させるために、コンピュータに読み取り可能な記録媒体にコンピュータで読み取り可能なコード（またはプログラム）として具現することが可能である。コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、コンピュータシステムによって読み取り可能なできるデータが保存される全種の記録装置を含む。コンピュータで読み取り可能な記録媒体の例としては、ＲＯＭ（Read-Only Memory）、ＲＡＭ（Radon Access Memory）、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、フレキシブルディスク、光データ記録装置などがあり、またキャリアウェーブ（例えば、インターネットを介した伝送）の形態で具現されるものも含む。
【００９６】
以上、本発明の望ましい実施形態について詳細に記述したが、本発明が属する技術分野において当業者ならば、特許請求の範囲に定義された本発明の精神及び範囲を外れずに、本発明をさまざまに変形または変更して実施できるということが分かるであろう。従って、本発明の今後の実施形態の変更は、本発明の技術思想を外れるものではないのである。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明のデジタル信号符号化／復号化方法及び装置は、例えばオーディオ関連の技術分野に効果的に適用可能である
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明に係る多チャンネルデジタル信号の符号化装置の全体的な構成を表すブロック図である。
【図２】図１の類似度分析部についての実施形態を表すブロック図である。
【図３Ａ】低周波帯域と高周波帯域との類似度を求める方法についての実施形態を説明するために、帯域の信号値を図示したグラフである。
【図３Ｂ】低周波帯域と高周波帯域との類似度を求める方法についての実施形態を説明するために、帯域の信号値を図示したグラフである。
【図３Ｃ】低周波帯域と高周波帯域との類似度を求める方法についての実施形態を説明するために、帯域の信号値を図示したグラフである。
【図３Ｄ】低周波帯域と高周波帯域との類似度を求める方法についての実施形態を説明するために、帯域の信号値を図示したグラフである。
【図４】図１のＬＳ符号化部の構成例を説明するためのブロック図である。
【図５】ＬＳ符号化法を表す図面である。
【図６】左側オーディオ信号と右側オーディオ信号との平均パワー比率についての一例を図示したグラフである。
【図７】左側オーディオ信号と右側オーディオ信号との平均パワー比率についての他の一例を図示したグラフである。
【図８】Ｌ／Ｓ符号化による左側オーディオ信号と第１信号の分布図変化を図示したグラフである。
【図９】Ｌ／Ｓ符号化による右側オーディオ信号と第２信号の分布図変化を図示したグラフである。
【図１０】本発明に係る多チャンネルデジタル信号の符号化方法を表すフローチャートである。
【図１１】図１０の類似低周波帯域検出ステップについての詳細を表すフローチャートである。
【図１２】図１０のＬＳ符号化法についての実施形態を表すフローチャートである。
【図１３】本発明に係る多チャンネルデジタル信号の復号化装置の全体的な構成を表すブロック図である。
【図１４】図１３の高周波信号生成部についての構成例を表すブロック図である。
【図１５】本発明に係る多チャンネルデジタル信号の復号化方法を表すフローチャートである。
【図１６】図１５の高周波信号生成ステップについての詳細を表すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９９】
１００    周波数帯域分割部
１１０    類似度分析部
１２０    ＬＳ符号化部
１３０    量子化部
１４０    ビットストリーム生成部
１５０    量子化制御部
２００    帯域類似度計算部
２１０    帯域検出部
２２０    帯域類似度判断部
２３０    類似情報生成部
４００    チャンネル類似度分析部
１４００  ビットストリーム解釈部
１４１０  逆量子化部
１４２０  ＬＳ復号化部
１４３０  高周波信号生成部
１４４０  帯域合成部
１５００  類似検査部
１５１０  信号複製部
１５２０  信号変換部
１５３０  ランダムノイズ生成部
【図１】
2006201785.tif 000010
【図２】
2006201785.tif 000011
【図３Ａ】
2006201785.tif 000012
【図３Ｂ】
2006201785.tif 000013
【図３Ｃ】
2006201785.tif 000014
【図３Ｄ】
2006201785.tif 000015
【図４】
2006201785.tif 000016
【図５】
2006201785.tif 000017
【図６】
2006201785.tif 000018
【図７】
2006201785.tif 000019
【図８】
2006201785.tif 000020
【図９】
2006201785.tif 000021
【図１０】
2006201785.tif 000022
【図１１】
2006201785.tif 000023
【図１２】
2006201785.tif 000024
【図１３】
2006201785.tif 000025
【図１４】
2006201785.tif 000026
【図１５】
2006201785.tif 000027
【図１６】
2006201785.tif 000028