(57)【要約】  低ビットレートへの適用に特に適したマルチチャネル信号のパラメトリック表現を生成するために、再生機構内の最大サウンドエネルギの位置を、方向パラメータ情報を用いて符号化して送信する。マルチチャネル再生（５４）を行うために、方向パラメータ情報で特定した出力チャネルのエネルギ配分を、方向パラメータ情報で制御するが、残りの臨場感チャネル（５９）内のエネルギ配分を、方向パラメータ情報で制御しない。【選択図】図５ｃ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも３つの元のチャネル（Ｌ、Ｒ、Ｒｓ）を有する元のマルチチャネル信号のパラメトリック表現を生成する装置であって、前記パラメータ表現は、ベースチャネルの他に方向パラメータ情報を含み、前記少なくとも３つの元のチャネルから導出した方向パラメータ情報を用いて、少なくとも２つのチャネルを有する出力信号を生成し、前記元のチャネルは再生機構内の異なる空間位置にある音源（１０３、１０４、１０５）に対応付けられていて、前記再生機構は基準位置（１０）を有し、
前記再生機構内の前記基準位置（１６）から、前記少なくとも３つの元のチャネルの合成サウンドエネルギが集中している（１４）領域（１２）への方向を示す前記方向パラメータ情報を求める方向情報計算器（５４）と、
前記パラメータ表現が前記方向パラメータ情報を含むように、前記パラメータ表現を生成するデータ出力生成装置（５２）とを備える、装置。
【請求項２】
前記方向情報計算器（５０）が、
前記少なくとも３つの元のチャネルから前記最も高いエネルギを有する元のチャネル対を検索する（６１）、または少なくとも４つの元のチャネルから前記最も高いエネルギを有する３つの元のチャネルを検索する、チャネル対検索器と、
前記元のチャネル対の間のバランスを示すバランスパラメータを算出する（６２）バランスパラメータ計算器とを備え、
前記データ出力生成装置（５２）が、前記元のチャネル対の表示および前記バランスパラメータを前記方向パラメータ情報として、前記パラメトリック表現に含めるようにする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記チャネル対検索器が、前記元のチャネル対を複数の符号語の符号語として符号化し、各符号語が、前記元のチャネルのうちの考えられるチャネル対と対応付けられている、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記方向情報計算器が、チャネルサブグループが再生するエネルギ配分に関する情報だけを含むように、前記方向パラメータ情報を算出し、前記チャネルサブグループが、少なくとも２つのチャネルを含み、最大で、元のチャネル数よりも少ない数の数多くのチャネルを含む、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
前記方向情報計算器が、基準線（９）と、前記基準位置から前記合成サウンドエネルギが集中する領域を指すベクトルとの間の角度を算出し（７２）、
前記データ出力生成装置が、前記角度に関する情報を前記方向パラメータ情報として前記パラメトリック表現に含めるようにする、請求項１または請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記方向情報計算器（５０）が、前記再生機構内のサウンドエネルギの中心点を算出して、
前記方向情報計算器（５０）がさらに、前記基準線と前記基準位置から前記サウンド中心点への前記ベクトルとの間の角度を算出する、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記ベクトルの長さを算出する拡散計算器をさらに備え、前記ベクトルの前記長さが、前記元のマルチチャネル信号のサウンド拡散状況を示し、
前記データ出力生成装置が、前記ベクトルの前記長さの情報を拡散パラメータとして前記パラメトリック表現に含めるようにする、請求項５または請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記拡散計算器が、０から１の間で前記ベクトルの前記長さをスケーリングし、
０の前記長さが前記基準点に対応し、１の前記長さが線に対応し、前記音源の前記異なる空間位置を特定することができる、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記方向情報計算器（５０）が、別の位置の別の角度を算出し、前記別の位置が、前記元のチャネル内の臨場感サウンドの前記合成サウンドエネルギが集中する領域にある、請求項５ないし請求項８のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
前記マルチチャネル信号の臨場感チャネルを再生する場合は、前記方向情報計算器（５０）が、前記元の信号から前記臨場感信号を抽出し、前記抽出した臨場感信号を処理して前記別の角度とともに用いるベースチャネルをさらに得る、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記方向情報計算器（５０）が、前記合成エネルギが集中する前記領域に、前記再生機構内の前記全サウンドエネルギの少なくとも５０％が含まれるように、前記方向情報を求める、請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
前記方向情報計算器（５０）が、前記領域に、前記領域内に位置する最大ローカルエネルギ値の７５％を超えるローカルエネルギ値を有する前記再生機構内の位置が含まれるように、前記方向情報を求める、請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の装置。
【請求項１３】
少なくとも１つのベースチャネルを得るために、前記元のチャネルをダウンミキシングするためのダウンミキサをさらに備え、
前記データ出力生成装置が、前記少なくとも１つのダウンミキシングチャネルを前記パラメータ表現に含めるようにする、請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載の装置。
【請求項１４】
前記元のマルチチャネル信号を用いて臨場感信号レベルを算出する臨場感信号レベル計算器をさらに備え、
前記データ出力生成装置が、前記臨場感信号レベルを前記パラメトリック表現に含めるようにする、請求項１ないし請求項１３のいずれかに記載の装置。
【請求項１５】
前記データ出力生成装置が、３方向パニングインジケータを前記パラメトリック表現に入力する、請求項１ないし請求項１４のいずれかに記載の装置。
【請求項１６】
前記元のマルチチャネル信号に基づいて、少なくとも１つのパラメータがさらに必要かどうか判定するパラメータ算出制御装置をさらに備え、
前記パラメータ算出制御装置が、前記データ出力生成装置を制御して、前記少なくとも１つのパラメータをさらに前記パラメトリック表現に含めるようにする、請求項１ないし請求項１５のいずれかに記載の装置。
【請求項１７】
前記方向情報計算器（５０）が、前記方向パラメータ情報に加えて用いられる方向パラメータ情報をさらに算出して、
前記データ出力生成装置が、前記方向パラメータ情報の代わりに前記別の方向パラメータ情報と、制御信号とを前記パラメトリック表現に含めるようにし、
前記制御信号が、前記パラメトリック表現に含まれていない前記方向パラメータ情報に加えて、前記別の方向パラメータ情報を用いられることをマルチチャネル再生装置に知らせる信号で、補間により、前記パラメトリック表現における他の方向パラメータ情報を用いて導出した信号である、請求項１ないし請求項１６のいずれかに記載の装置。
【請求項１８】
前記方向情報計算器（５０）が、前記元のマルチチャネル信号の２以上の周波数帯域の方向パラメータ情報、または前記元のマルチチャネル信号の２以上の時間区分の方向パラメータ情報を求める、請求項１ないし請求項１７のいずれかに記載の装置。
【請求項１９】
少なくとも１つのベースチャネルと、基準再生機構における位置から、前記再生機構における少なくとも３つの元のチャネルの合成サウンドエネルギが集中し、前記少なくとも１つのベースチャネルを導出した領域への方向を示す方向パラメータ情報を含むパラメトリック表現とを用いるマルチチャネル信号再生装置であって、
前記基準位置（１０）に対して、前記再生機構内に位置する、ベースチャネルの数よりも多い、多数の出力チャネルを生成する出力チャネル生成装置（５４）を備え、
前記出力チャネル生成装置（５４）が、前記基準位置（１０）から前記再生出力チャネルの前記合成エネルギが集中する領域への方向が、前記方向パラメータ情報によって示される前記方向に依存するように、前記方向パラメータ情報に応答して、前記出力チャネルを生成する、装置。
【請求項２０】
前記出力チャネル生成装置が、前記方向パラメータ情報に基づいて、少なくとも２つの出力チャネルを算出し、前記ベースチャネルから導出した信号を用い、前記信号が、臨場感信号を生成するための残りの出力チャネルに対し、遅延、利得、相関または等化の点で、前記ベースチャネルと異なっている、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記方向パラメータ情報が選択したチャネル対に関する情報を含み、前記バランスパラメータが、前記選択した出力チャネル対の間のバランスを示し、
前記出力チャネル生成装置（５４）が、前記チャネル対の間のエネルギ配分を、前記バランスパラメータにより求めるように、前記選択した出力チャネル対を算出し、前記選択した出力チャネル対に含まれていないチャネルの臨場感チャネル信号を算出する、請求項１９または請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記出力チャネル生成装置（５４）が、そのエネルギが定義済みの設定に基づくように、または前記残りのチャネルの合成エネルギが前記パラメトリック表現にさらに含まれている臨場感パラメータに依存するように、前記残りのチャネルを算出する、請求項２０または請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記方向パラメータ情報が、前記再生機構における前記基準位置（１０）に関する角度を含み、前記角度が、前記再生機構における基準位置から発するベクトルを定義し、
前記出力チャネル生成装置（５４）が、前記角度を、前記再生機構における全チャネルのサブグループにマッピングして、前記角度に基づいて、前記サブグループにおける前記チャネル間のエネルギ配分を求める、請求項１９または請求項２０に記載の装置。
【請求項２４】
前記方向パラメータ情報がさらに、ベクトルの長さに関する情報を含み、
前記出力チャネル生成装置（５４）が、前記サブグループにおける数多くのチャネルが前記ベクトルの前記長さに依存するように、前記角度をマッピングする、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記出力チャネル生成装置が、前記装置と接続して再生を行う前記再生機構に依存するマッピング規則を用いて前記角度をマッピングして、前記マッピング規則は、前記ベクトルが位置するセクタを構成する、２つの隣り合うチャネルのエネルギが、前記セクタの外側のチャネルのエネルギよりも高くなるようになっている、請求項２３または請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記出力チャネル生成装置（５４）が、前記少なくとも１つのベースチャネルに基づいて非相関信号を生成する非相関器（５９）を備え、
前記出力チャネル生成装置がさらに、前記パラメトリック表現に含まれるコヒーレンスパラメータに基づいて、前記非相関信号をダイレクトサウンド出力チャネルに付加し、または、
前記非相関信号を、前記方向パラメータ情報により制御されないエネルギの配分を有する臨場感出力チャネルに含めるようにする、請求項１９ないし請求項２５のいずれかに記載の装置。
【請求項２７】
前記パラメータ方向情報が、前記再生機構における互いに隣り合わない出力チャネルを特定し、
前記出力チャネル生成装置が、前記パラメータ方向情報に基づいて前記２つの特定したチャネル間のエネルギ配分と、前記特定したチャネル間の少なくとも１つのチャネルとを算出するために、少なくとも３つのチャネルパニングを行う、請求項１９ないし請求項２６のいずれかに記載の装置。
【請求項２８】
少なくとも３つの元のチャネル（Ｌ、Ｒ、Ｒｓ）を有する元のマルチチャネル信号のパラメトリック表現の生成方法であって、前記パラメータ表現は、ベースチャネルに加えて方向パラメータ情報を含み、前記少なくとも３つの元のチャネルから導出した方向パラメータ情報を用いて、少なくとも２つのチャネルを有する出力信号を生成し、前記元のチャネルは再生機構における異なる空間位置にある音源（１０３、１０４、１０５）に対応付けられていて、前記再生機構は基準位置（１０）を有し、
前記再生機構における前記基準位置（１６）から、前記少なくとも３つの元のチャネルの合成サウンドエネルギが集中している（１４）領域（１２）への方向を示す前記方向パラメータ情報を求め（５４）、
前記パラメータ表現が前記方向パラメータ情報を含むように、前記パラメータ表現を生成する（５２）、方法。
【請求項２９】
少なくとも１つのベースチャネルと、基準再生機構における位置から、前記再生機構おける少なくとも３つの元のチャネルの合成サウンドエネルギが集中し、前記少なくとも１つのベースチャネルを導出した領域への方向を示す方向パラメータ情報を含むパラメトリック表現とを用いるマルチチャネル信号再生方法であって、
前記基準位置（１０）に対して、前記再生機構において位置する、ベースチャネルの数よりも多い、多数の出力チャネルを生成し（５４）、
前記生成ステップ（５４）が、前記基準位置（１０）から前記再生出力チャネルの前記合成エネルギが集中する領域への方向が、前記方向パラメータ情報により示される前記方向に依存するように、前記方向パラメータ情報に応答して、前記出力チャネルが生成される、方法。
【請求項３０】
コンピュータ上で実行する場合は、請求項２８または請求項２９に記載の方法を実施する機械読み取り可能命令を有するコンピュータプログラム。
【請求項３１】
基準再生機構における位置から前記再生機構における少なくとも３つの元のチャネルの合成サウンドエネルギが集中し、少なくとも１つのベースチャネルを導出した領域への方向を示す、方向パラメータ情報を含む、パラメータ表現。
【請求項３２】
請求項１９に記載の装置に入力があった場合に、マルチチャネル再生を制御する、請求項３１に記載のパラメータ表現。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空間パラメータを用いた、オーディオ信号のマルチチャネル表現の符号化に関する。本発明は、出力チャネルの数よりも少ない数の、数多くのチャネルからマルチチャネル信号を再生するパラメータを定義して推定する、新規の方法を教示する。特に、マルチチャネル表現用のビットレートを最小化して、考えられ得る全てのチャネル構成に対するデータを容易に符号化して復号化可能にする、マルチチャネル信号の符号化表現を提供することを目的としている。
【背景技術】
【０００２】
例えば、放送システムにおいて、マルチチャネルオーディオに対する関心がますます高まっていることに伴い、低ビットレートデジタルオーディオ符号化技術に対する要求が明白になっている。モノラルダウンミックス信号と、さらに、ステレオイメージの非常にコンパクトなパラメトリック表現とから、元のステレオイメージと非常によく似ているステレオイメージを再生することが可能であることが、国際特許出願ＰＣＴ／ＳＥ０２／０１３７２“低ビットレート音声符号化に適用する効率的で拡張可能なパラメトリックステレオ符号化（Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ａｎｄ  ｓｃａｌａｂｌｅ  Ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ  Ｓｔｅｒｅｏ  Ｃｏｄｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｌｏｗ  Ｂｉｔｒａｔｅ  Ａｕｄｉｏ  Ｃｏｄｉｎｇ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ）”に記載されている。この基本原理は、入力信号を周波数帯域と時間セグメントとに分割して、これらの周波数帯域と時間セグメントとに対して、内部チャネル強度差（ＩＩＤ）と、内部チャネルコヒーレンス（ＩＣＣ）とを推定するものである。第１のパラメータは、指定の周波数帯域内の２つのチャネル間のエネルギ測定値であり、第２のパラメータは、指定の周波数帯域に対する２つのチャネル間の相関の推定値である。デコーダ側では、送信したＩＩＤデータに従って、２つの出力チャネルに間にモノラル信号を配信して、元のステレオチャネルのチャネル相関特性を維持するために、非相関臨場感信号を付加することにより、モノラル信号からステレオイメージが再生される。
【０００３】
ステレオ信号からマルチチャネル出力を生成するいくつかのマトリックス化技術が、存在する。これらの技術は大抵の場合、位相差に基づいてバックチャネルを生成する。フロントチャネルと比較して、バックチャネルは若干遅れることがよくある。性能を最大にするために、マルチチャネル信号から２つのステレオベースチャネルに対して、エンコーダ側で特別のダウンミキシング規則を用いて、ステレオファイルが生成される。これらのシステムは一般に、バックチャネルに一定の臨場感サウンドを持つ安定したフロント音像を有しており、複雑な音声材料を異なるスピーカに分離する機能には制限がある。
【０００４】
いくつかのマルチチャネル構成が存在する。最も良く知られている構成は、５．１構成である（センターチャネル、フロント左／右、サラウンド左／右、およびＬＦＥチャネル）。国際電気通信連合（ＩＴＵ）の無線通信標準化部門ＢＳ．７７５により、任意のチャネル構成よりも少ない数のチャネルからなるチャネル構成を得るためのダウンミキシング方法が、いくつか定義されている。ダウンミキシングに基づいて全チャネルを復号化しなければならないやり方の代わりに、チャネルを復号化する前に、当面の再生チャネル構成に適切なパラメータを受信機に抽出させることができるマルチチャネル表現を備えることは望ましい。別の選択肢は、デコーダ側で任意のスピーカの組み合わせに対してマッピング可能なパラメータを備えることである。さらに、固有に拡張可能なパラメータセットは、拡張可能または埋め込み符号化の視点から望ましい。例えば、サラウンドチャネルに対応するデータを、ビットストリームのエンハンスメントレイヤに保存することができる。
【０００５】
和信号またはダウンミックス信号と、さらにパラメトリック副情報とを用いるマルチチャネル信号の別の表現として、本技術では、バイノーラルキュー符号化（ＢＣＣ）が周知である。この技術は、“バイノーラルキュー符号化パート１：音響心理学の原理および設計原理（Ｂｉｎａｕｒａｌ  Ｃｕｅ  Ｃｏｄｉｎｇ  Ｐａｒｔ  １：Ｐｓｙｃｈｏ−Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ  ａｎｄ  Ｄｅｓｉｇｎ  Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ）”、ＩＥＥＥ会報、スピーチオーディオ処理学会紀要、１１巻、第６号、２９９３年１１月、“バイノーラルキュー符号化パートＩＩ：方法および応用例（Ｂｉｎａｕｒａｌ  Ｃｕｅ  Ｃｏｄｉｎｇ  Ｐａｒｔ  ＩＩ：Ｓｃｈｅｍｅｓ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ）”、Ｃ．フォーラ（Ｆａｌｌｅｒ）およびＦ．バウムガルテ（Ｂａｕｍｇａｒｔｅ）、ＩＥＥＥ会報、スピーチオーディオ処理学会紀要１１巻、第６号、２９９３年１１月に記載されている。
【０００６】
一般に、バイノーラルキュー符号化は、１つのダウンミキシングオーディオチャネルと副情報とに基づくマルチチャネル空間レンダリング方法である。ＢＣＣエンコーダが算出して、ＢＣＣデコーダがオーディオ再生またはオーディオレンダリングに用いるいくつかのパラメータには、内部チャネルレベル差、内部チャネル時間差、および内部チャネルコヒーレンスパラメータが含まれる。これらの内部チャネルキューが、空間イメージを認識する決定要因である。これらのパラメータが、元のマルチチャネル信号の時間サンプルブロックに対して与えられ、マルチチャネル信号サンプルの各ブロックが、いくつかの周波数帯域に対していくつかのキューを有するように、これらが、任意の選択可能な周波数となる。Ｃ個の再生チャネルといった一般的な場合は、チャネル対の間の各サブバンド、すなわち、基準チャネルを基準とする各チャネルに対して、内部チャネルレベル差および内部チャネル時間差を考える。１つのチャネルを、各内部チャネルレベル差に対する基準チャネルとして定義する。内部チャネルレベル差および内部チャネル時間差があるので、用いられる再生機構のスピーカ対の一方の間の任意の方向に対して音源を描写することができる。描写した音源の幅または拡散性を求めるために、全オーディオチャネルに対してサブバンド毎に１つのパラメータを考えることで十分である。このパラメータは、内部チャネルコヒーレンスパラメータである。考えられ得る全てのチャネル対が同じ内部チャネルコヒーレンスパラメータを持つように、サブバンド信号を変調して描写した音源の幅が制御される。
【０００７】
ＢＣＣ符号化では、基準チャネル１と任意の他のチャネルとの間で、全内部チャネルレベル差が求められる。例えば、センターチャネルが基準チャネルとして求められる場合は、左チャネルとセンターチャネルとの間の第１の内部チャネルレベル差、右チャネルとセンターチャネルとの間の第２の内部チャネルレベル差、左サラウンドチャネルとセンターチャネルとの間の第３の内部チャネルレベル差、および右サラウンドチャネルとセンターチャネルとの間の第４の内部チャネルレベル差を算出する。このシナリオは、５チャネル方式を説明するものである。５チャネル方法がさらに、“サブウーファー”チャネルとしても周知である、低周波数エンハンスメントチャネルを含む場合は、低周波数エンハンスメントチャネルと、１つの基準チャネルである、センターチャネルとの間の第５の内部チャネルレベル差が算出される。
【０００８】
“モノラル”チャネルとも呼ぶ１つのダウンミックスチャネルと、ＩＣＬＤ（内部チャネルレベル差）、ＩＣＴＤ（内部チャネル時間差）、およびＩＣＣ（内部チャネルコヒーレンス）等の送信したキューとを用いて元のマルチチャネルを再生する場合は、これらのキューを用いてモノラル信号のスペクトル係数が変更される。レベル変更を求める正の実数を各スペクトル係数に対して用いることにより、レベル変更が行われる。各スペクトル係数に対して位相変更を求めるものの大きさの複素数を用いて、内部チャネル時間差が生成される。別の関数により、コヒーレンスの影響を算出する。はじめに基準チャネルに対して係数を計算することにより、各チャネルのレベル変更に対する係数が算出される。各周波数分割に対して、全チャネルの出力の合計が、和信号の出力と同じであるように、基準チャネルに対する係数が算出される。そして、基準チャネルに対するレベル変更係数に基づいて、個別のＩＣＬＤパラメータを用いて、他のチャネルに対するレベル変更係数が算出される。
【０００９】
従って、ＢＣＣ合成を行うために、基準チャネルに対するレベル変更係数が算出される。この算出を行うために、１つの周波数帯域に対して全ＩＣＬＤパラメータが必要である。次に、１つのチャネルに対するこのレベル変更に基づいて、他のチャネルに対するレベル変更係数、すなわち、基準チャネルでないチャネルを算出することができる。
【００１０】
完璧な再生を行うには、内部チャネルレベル差それぞれを全て必要とする点で、このアプローチには欠点がある。誤りを犯しやすい伝送チャネルが存在する場合に、この要件にはさらに問題がある。マルチチャネル出力信号それぞれを算出するのに内部チャネルレベル差をそれぞれ必要とするので、送信した内部チャネルレベル差内にそれぞれエラーがあると、再生マルチチャネル信号内にエラーが発生することになる。また、フロント左チャネル、フロント右チャネル、またはセンターチャネルに情報の多くが含まれるので、伝送中に内部チャネルレベル差を損失すると、再生が全くできなくなる。マルチチャネル再生にさほど重要なチャネルではないが、例えば、左サラウンドチャネルまたは右サラウンドチャネルに限ってこの内部チャネルレベル差が必要である。フロント左チャネルを、以下では左チャネルと呼ぶ。フロント右チャネルを、以下では右チャネルと呼ぶ。低周波数エンハンスメントチャネルの内部チャネルレベル差が伝送中に損失すると、この状況はさらに悪化する。低周波数エンハンスメントチャネルは、聴取者の聴取の快適さにとってさほど決定的なものではないのが、この状況では、マルチチャネル再生を全然行えないか、または誤ったマルチチャネル再生だけが行われることになる。従って、１つの内部チャネルレベル差にエラーは、再生出力チャネルそれぞれでのエラーに伝搬することになる。
【００１１】
このようなマルチチャネルパラメータ化方法は、エネルギ配分を完全に再生する意図に基づいているが、空間エネルギ配分に対する内部チャネルレベル差またはバランスパラメータを多数送信する必要があるので、エネルギ配分をこのように正確に再生するための代償は、ビットレートの増加である。これらのエネルギ配分方法は当然、元のチャネルの時間波形を正確に再生しないが、それにもかかわらず、正確なエネルギ配分特性のために、十分な出力チャネル品質となる。
【００１２】
しかしながら、低ビットレートに適用するためには、これらの方法では依然として非常に数多くのビットを必要とし、このために、このよう低ビットレートに適用するためには、マルチチャネル再生については考慮せずに、モノラルまたはステレオ再生だけで満足する結果となっていた。
【００１３】
【特許文献１】国際特許出願ＰＣＴ／ＳＥ０２／０１３７２
【非特許文献１】“両耳キュー符号化パート１：音響心理学の原理および設計原理（Ｂｉｎａｕｒａｌ  Ｃｕｅ  Ｃｏｄｉｎｇ  Ｐａｒｔ  １：Ｐｓｙｃｈｏ−Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ  ａｎｄ  Ｄｅｓｉｇｎ  Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ）” 、Ｃ．フォーラ（Ｆａｌｌｅｒ）およびＦ．バウムガルテ（Ｂａｕｍｇａｒｔｅ）、ＩＥＥＥ会報、スピーチオーディオ処理学会紀要、１１巻、第６号、２００３年１１月
【非特許文献２】“両耳用キュー符号化パートＩＩ：方法および応用例（Ｂｉｎａｕｒａｌ  Ｃｕｅ  Ｃｏｄｉｎｇ  Ｐａｒｔ  ＩＩ：Ｓｃｈｅｍｅｓ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ）”、Ｃ．フォーラ（Ｆａｌｌｅｒ）およびＦ．バウムガルテ（Ｂａｕｍｇａｒｔｅ）、ＩＥＥＥ会報、スピーチオーディオ処理学会紀要１１巻、第６号、２００３年１１月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、低ビットレートの制約があっても、マルチチャネル再生が可能な、マルチチャネル処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この目的は、請求項１に記載のパラメトリック表現を生成する装置、請求項１９に記載のマルチチャネル信号再生装置、請求項２８に記載のパラメトリック表現の生成方法、請求項２９に記載のマルチチャネル信号再生方法、請求項３０に記載のコンピュータプログラム、または請求項３１に記載のパラメータ表現により、達成される。
【００１６】
本発明は、サウンドエネルギを再生する再生機構内で、マルチチャネル表現に関する聴取者の主な主観的聴取感を、指定の領域／方向を認識することによって聴取者が感じ取るという知見に基づいている。この領域／方向を、ある程度の精度で聴取者が特定することができる。しかしながら、個別のスピーカ間でサウンドエネルギを配分することは、主観的聴取印象にはさほど重要でない。例えば、好ましくは再生機構の中心点である基準点と２つのスピーカとの間に渡って、全チャネルのサウンドエネルギの集中が、再生機構セクタ内にある場合は、他のスピーカ間でどのようにエネルギを配分するかは、聴取者の主観的品質印象にはさほど重要でない。再生マルチチャネル信号を元のマルチチャネル信号と比較する場合、再生音場の特定の領域内にサウンドエネルギに集中していることが、元のマルチチャネル信号の対応する状況に類似している場合は、ユーザは高い度合いで満足するということがわかっている。
【００１７】
この視点では、このような方法では、再生機構内で、全チャネル間に完全な配分を符号化して送信することに専念されていたので、従来技術のパラメトリックマルチチャネル方法では、ある量の冗長情報を処理して送信していることが明らかである。
【００１８】
本発明によれば、最大ローカルサウンドエネルギを含む領域だけが符号化され、このローカル最大サウンドエネルギにさほど寄与しない、他のチャネル間のエネルギの配分は無視されるので、この情報を送信するビットを必要としない。従って、本発明は、従来技術の全エネルギ配分システムと比較して、音場からより少ない情報を符号化して送信するので、ビットレート条件に非常に制約があっても、マルチチャネル再生が可能になる。
【００１９】
換言すれば、本発明は、基準位置に対する最大ローカルサウンド領域の方向を求め、この情報に基づいて、サウンド最大が位置している、またはサウンド最大を取り巻く２つのスピーカがある、セクタを形成するスピーカ等のスピーカのサブグループが、デコーダ側で選択される。この選択には、最大エネルギ領域に対する送信した方向情報を用いるだけである。デコーダ側では、最大ローカルサウンド領域が再生されるように、選択したチャネル内の信号エネルギが設定される。選択したチャネル内のエネルギは、元のマルチチャネル信号内の対応するチャネルのエネルギと異なるようにでき、そして、必ず異なるようになる。それにもかかわらず、最大ローカルサウンドの方向は、元の信号内のローカル最大方向と全く同じであるか、少なくとも非常によく似ている。残りのチャネルに対する信号は、臨場感信号として合成して生成される。臨場感信号も、通常モノラルチャネルである、送信したベースチャネルから導出される。しかしながら、臨場感チャネルを生成するには、本発明では、必ずしも、送信した情報を必要としない。その代わりに、非相関信号を生成するために反射器または任意の他の周知の装置を用いるというように、臨場感チャネルに対する非相関信号がモノラル信号から導出される。
【００２０】
選択したチャネルと残りのチャネルとの合成エネルギを、確実にモノラル信号または元の信号と同じにするために、エネルギ条件を満たすように、選択したチャネルおよび残りのチャネル内の全信号をスケーリングして、レベル制御が行われる。しかしながら、チャネルを選択して、選択したチャネル内のエネルギ間のエネルギ比を調整するために用いる送信した方向情報により、このエネルギ最大領域が求められるので、この全チャネルのスケーリングは、エネルギ最大領域を移動することにならない。
【００２１】
次に、２つの好適な実施の形態について、簡単に述べる。本発明は、オーディオ信号のパラメータ化マルチチャネル表現の問題に関する。好適な一実施の形態は、マルチチャネルオーディオ信号内のサウンド位置を符号化して復号化する方法を含む。任意のマルチチャネル信号であるマルチチャネル信号をエンコーダ側でダウンミキシングし、マルチチャネル信号内のチャネル対を選択し、エンコーダで、選択したチャネル間のサウンドを位置決めするパラメータを算出し、位置決めしたパラメータとチャネル対の選択とを符号化し、デコーダ側で、ビットストリームデータから復号化した、選択と位置決めしたパラメータとに基づいて、マルチチャネルオーディオを再生する。
【００２２】
別の実施の形態は、マルチチャネルオーディオ信号内でサウンド位置を符号化して復号化する方法を含む。任意のマルチチャネル信号であるマルチチャネル信号をエンコーダ側でダウンミキシングし、マルチチャネル信号を表す角度および半径を算出し、角度および半径を符号化し、デコーダ側で、ビットストリームデータから復号化した角度および半径に基づいて、マルチチャネルオーディオを再生する。
【００２３】
添付の図面を参照して、例示により、本発明について説明する。これにより、本発明の範囲または精神を限定するものではない。
図１ａは、ルート・パンパラメータシステムの実行可能な信号方式を示す。
図１ｂは、ルート・パンパラメータシステムの実行可能な信号方式を示す。
図１ｃは、ルート・パンパラメータシステムの実行可能な信号方式を示す。
図１ｄは、ルート・パンパラメータシステムデコーダの実行可能なブロック図を示す。
図２は、ルート・パンパラメータシステムの実行可能な信号方式を示す。
図３ａは、実行可能な２つのチャネルパニングを示す。
図３ｂは、実行可能な３つのチャネルパニングを示す。
図４ａは、角度・半径パラメータシステムの実行可能な信号方式を示す。
図４ｂは、角度・半径パラメータシステムの実行可能な信号方式を示す。
図５ａは、元のマルチチャネル信号のパラメトリック表現を生成する本発明の装置のブロック図を示す。
図５ｂは、マルチチャネル信号再生するための本発明の装置の概略ブロック図を示す。
図５ｃは、図５ｂの出力チャネル生成装置の好適な実施の形態を示す。
図６ａは、ルート・パンの実施の形態の全体的なフローチャートを示す。
図６ｂは、好適な角度・半径の実施の形態のフローチャートを示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下の説明する実施の形態は、オーディオ信号のマルチチャネル表現に関する本発明の原理を説明するものに過ぎない。ここに説明する構成および詳細の変更および変形は、当業者にとって明らかであることを理解されたい。従って、ここに記載し説明する実施の形態で示す特定の詳細ではなく、本発明の特許請求の範囲によってのみ、限定されるものである。
【００２５】
以下で‘ルート・パン’と呼ぶ、本発明の第１の実施の形態は、スピーカアレイに渡ってオーディオ音源を位置付けるために、以下のパラメータを用いる。
２つの（または３つの）スピーカの間のサウンドを連続して位置付けるパノラマパラメータと、
パノラマパラメータを、スピーカ対（または３つのスピーカ）を定義するルーティング情報に適用する。
【００２６】
図１ａ〜１ｃは、この方法を示す。一般的な５つのスピーカ機構を用いている。左フロントチャネルスピーカ（Ｌ）、１０２、１１１および１２２、センターチャネルスピーカ（Ｃ）、１０３、１１２および１２３、右フロントチャネルスピーカ（Ｒ）、１０４、１１３および１２４、左サラウンドチャネルスピーカ（Ｌｓ）１０１、１１０および１２１、および右サラウンドチャネルスピーカ（Ｒｓ）１０５、１１４、および１２５を含む。元の５チャネル入力信号は、エンコーダでモノラル信号にダウンミックスされるモノラル信号が、符号化され、送信され、または保存される。
【００２７】
図１ａの例では、エンコーダが、サウンドエネルギが基本的に１０４（Ｒ）と１０５（Ｒｓ）に集中していることを決定する。従って、チャネル１０４および１０５が、パノラマパラメータが適用されるスピーカ対として選択されている。従来技術の方法により、パノラマパラメータが推定され、符号化されて、送信される。これは、矢印１０７で示されている。これは、この特定のスピーカ対の選択で仮想音源を位置付ける限界である。同様に、従来技術の方法により、チャネル対に対するオプションのステレオ幅パラメータを導出して、送信することができる。図２の表により定義される３つのビット‘ルート’信号により、チャネル選択を送信することができる。ＰＳＰはパラメトリックステレオ対（Ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ  Ｓｔｅｒｅｏ  Ｐａｉｒ）を表し、表の第２列は、ルート信号の任意の値でパニングおよびオプションのステレオ幅情報をどのスピーカに適用するか示している。ＤＡＰは導出した臨場感対（Ｐｅｒｉｖｅｄ  Ａｍｂｉｏｎｃ  Ｐａｉｒ）を示している。すなわち、臨場感信号を生成するためにＰＳＰを任意の従来技術の方法で処理することにより、得られるステレオ信号である。表の第３列は、ＤＡＰ信号をどのスピーカ対に供給するか定義している。臨場感レベル信号により、定義済みのまたはオプションのいずれかの相対レベルをエンコーダから送信する。０から３のルート値は、４チャネルシステムを回転させることに対応する（現在のセンターチャネルスピーカ（Ｃ）を無視して）、９０度の段階で“フロント”チャネルのＰＳＰと、“バック”チャネルに対するＤＡＰとを含む（およそ、スピーカアレイ配置による）。従って、図１ａはルート値１に対応し、１０６は、ＤＡＰ信号の空間到達範囲を形成する。明らかに、この方法は、０〜３のルート値に対応するスピーカ対を選択することにより、部屋の３６０度に渡ってサウンド対象を移動することが可能にする。
【００２８】
図１ｄは、従来技術によるパラメトリックステレオデコーダ１３０、臨場感信号生成装置１３１、およびチャネルセレクタ１３２を備える、ルート・パンデコーダの実行可能な一実施の形態を示すブロック図である。パラメトリックステレオデコーダは、入力としてベースチャネル（ダウンミックス）信号１３３、パノラマ信号１３４、およびステレオ幅信号１３５（従来技術によるパラメトリックステレオビットストリーム方法１３６に対応する）を受信し、ＰＳＰ信号１３７を生成して、ＰＳＰ信号は、チャネルセレクタに供給される。また、ＰＳＰは臨場感生成装置に供給されて、従来技術の方法により、例えば、遅延を行い反射器により、ＤＡＰ信号１３８を生成する。これも、チャネルセレクタに送信される。チャネルセレクタは、ルート信号１３９（パノラマ信号とともに、方向パラメータ情報１４０を生成する）を受信して、図２の表に基づいて、ＰＳＰ信号とＤＡＰ信号とを対応する出力チャネル１４１に接続する。チャネルセレクタ内のラインは、図１ａおよび図２に示す、ルート＝１の場合に対応する。オプションとして、臨場感生成装置は、入力として臨場感レベル信号１４２を受信して、臨場感生成装置出力レベルを制御する。別の実施の形態では、ＤＡＰ生成するために、臨場感生成装置１３１が信号１３４および１３５も用いる。
【００２９】
図１ｂは、この方法の別の可能性を示す。ここで、隣り合っていない１１１（Ｌ）および１１４（Ｒｓ）が、スピーカ対として選択される。従って、仮想音源は、矢印１１６で示すように、パンパラメータにより、対角線上に移動可能である。１１５は、対応するＤＡＰ信号の配置を示している。図２の４および５のルート値は、この対角パニングに対応する。
【００３０】
上記の実施の形態の変形例として、２つの隣り合っていないスピーカを選択した場合に、図３ｂに示すように、３方向パニング方法により、選択したスピーカ対の間のスピーカが供給される。図３ａは従来のステレオパニング方法を示し、図３ｂは３方向パニング方法を示す。ともに、従来技術による方法である。図１ｃは、３方向パニング方法の応用例を示す。例えば、１０２（Ｌ）および１０４（Ｒ）がスピーカ対を形成する場合は、信号は、中央位置パン値として１０３（Ｃ）を経由される。この場合をさらに、図１ｄのチャネルセレクタ１３２に破線で示す。３方向パニングを用いているので、一般化パラメトリックステレオデコーダのセンターチャネル出力１４３がアクティブになっている。サウンド段を安定させるために、重複が大きいパン曲線を用いることもできる。中央位置パニングで外側のスピーカが再生に寄与する。全パニング範囲に渡って一定に出力できるように、中央のスピーカからの信号がその分減衰する。さらに３方向パニングを用いることができるルーティングの例としては、Ｃ−Ｒ−ＲｓおよびＬ−［ＬｓとＲ］−Ｒｓがあげられる（すなわち中央位置パニングにより、２つのＬｓおよびＲから信号を得る）。もちろん、３方向パニングが適用されるかどうかについて、ルート信号により送信される。あるいは、少なくとも１つのスピーカが間にある２つの隣り合っていないスピーカをルート信号で表す場合は、３方向パニングを行うというように、定義済みの動作とすることもできる。
【００３１】
上記の方法は、１つの音源には十分対処する。例えばヘリコプターが周囲を旋回しているといった、特別なサウンドエフェクトに有益である。もし、異なる周波数帯域に対して個別のルーティングおよびパニングを用いる場合は、周波数が異なっていて、別々の位置にある複数の音源に対処する。
【００３２】
以下で‘角度・半径’と呼ぶ本発明の第２の実施の形態は、上記の方法を一般化したものである。位置決めのために、以下のパラメータを用いられる。
全スピーカアレイに渡ってサウンドを連続して位置決めする角度パラメータ（３６０度範囲）と、
スピーカアレイに渡ってサウンドの広がりを制御する半径パラメータ（０〜１範囲）とを用いる。
【００３３】
換言すれば、極座標、角度αおよび半径ｒにより、複数のスピーカの音楽素材を表すことができる。αは全３６０度をカバーできるので、サウンドを任意の方向にマッピングすることができる。半径ｒにより、２つの隣り合うスピーカだけでなく、いくつかのスピーカにもサウンドをマッピングすることが可能になる。上記の３方向パニングの一般化として考えることができる。半径パラメータにより、重複量を算出する（例えば、大きな値のｒが小さな重複に対応する）。
【００３４】
上記の実施の形態を例示すると、０〜１で定義する［ｒ］の範囲内の半径を考える。０は、全スピーカが同じ量のエネルギを有することを意味し、１は、［α］で定義する方向に最も近い２つの隣り合うスピーカ間に、２つのチャネルパニングを適用するものとして解釈することができる。エンコーダでは、例えば、入力スピーカ構成と、各スピーカ内のエネルギとを用いて［α、ｒ］を抽出して、質量の中心と全く同様に、サウンド中心点を算出することができる。一般に、サウンド中心点は、再生機構内の別のスピーカよりも、サウンドエネルギをより多く発するスピーカにより近い。サウンド中心点を算出するには、再生機構内のスピーカの空間位置を用いることができる。オプションとしてスピーカの方向特性と、個別のチャネルの電気信号エネルギに直接依存する、各スピーカが発するサウンドエネルギとを用いることができる。
【００３５】
次に、マルチチャネルスピーカ機構に位置するサウンド中心点は、角度および半径［α、ｒ］を用いてパラメータ化される。
【００３６】
デコーダ側では、各スピーカにおける定義量のサウンドに全ての［α、ｒ］の組み合わせを与えるために、現在用いているスピーカ構成に複数のスピーカパニング規則が用いられる。従って、エンコーダ側で存在したように、デコーダ側で同じ音源方向が生成される。
【００３７】
本発明の別の利点は、正確なサウンド配置をさらに行うために、デコーダで現在あるスピーカ構成にパラメータ化をマッピングできるので、エンコーダおよびデコーダチャネル構成が同じである必要がないことである。
【００３８】
４０１から４０５が図１ａの１０１から１０５に対応する図４ａに、右フロントスピーカ（Ｒ）４０４の近くにサウンド４０８がある場合を例示する。ｒ４０７が１、α４０６が右フロントスピーカ（Ｒ）４０４と右サラウンドスピーカ（ＲＳ）４０５との間に向いている。デコーダは、右フロントスピーカ（Ｒ）４０４と右サラウンドスピーカ（ＲＳ）との間に２つのチャネルパニングを適用する。
【００３９】
４１０〜４１４が図１ａの１０１から１０５に対応する図４ｂに、音像４１７の全体的な方向が左フロントスピーカ４１１に近い場合を例示する。抽出したα４１５は音像の中央に向いていて、抽出したα４１５およびｒ４１６に属する送信したオーディオ信号を配分するために、マルチスピーカパニングを用いて音像幅を再生することを、抽出したｒ４１６が確実にする。
【００４０】
定義済みの規則を用いて、角度・半径によるパラメータ化を合成することができる。臨場感信号が生成され、（αの）反対方向に付加される。あるいは、臨場感信号に対し角度・半径を別々に送信することを用いることができる。
【００４１】
好適な実施の形態では、本発明の方法を特定のシナリオに適応させるために、信号方式がさらに用いられる。上記の２つの基本方向パラメータ方法は、全シナリオを十分にカバーしていない。しばしば、“フルサウンド段”がＬ−Ｃ−Ｒに渡って必要であったり、また、１つのバックチャネルから有向サウンドが欲しかったりすることがある。機能を拡張して、この状況に対応させるためのいくつかの可能性がある。
１．必要に応じて、パラメータセットをさらに送信する。
例えば、ダウンミックス信号とパラメータとの間の関係が１：１となるように、システムにデフォルト設定を行うが、時折第２のパラメータセットを送信して、１：２構成に対応するダウンミックス信号を動作させる。明らかに、復号化パラメータを重畳することにより、このやり方でさらに任意の音源を得ることができる。
２．デフォルトのパニング動作を作動しないようにするために、デコーダ側規則を用いる（ルーティングおよびパニングまたは角度・半径値によるが）。個別の周波数帯域に対し別々のパラメータ前提である実施可能な１つの規則は、“基本的に他と異なるように少ない数の周波数だけを経由させてパンして、‘少ない数の帯域’に対する‘他のもの’のパニングを補間して、‘少数のもの’に対する送信したパニングを適用したり、また、例１と同じ作用を得たりすることができる場合”である。この動作のオン／オフを切り替えるために、フラグが用いられる。
換言すれば、この例は、個別の周波数帯域に対して別々のパラメータを用いている。以下に従って、周波数方向で補間を行っている。他（メイングループ）と（外側層が）基本的に異なるように少ない数の周波数帯域を経由させてパンする場合は、上記の説明に従って、さらにパラメータセットとして、外側層のパラメータを補間する（送信していないが）。前記少数の周波数帯域に対し、メイングループのパラメータを周波数方向が補間される。最後に、少ない数の帯域に利用できる２つのパラメータセットが重畳される。これにより、少ない数の外側層帯域に対する主方向でのスペクトルホールを回避しながら、パラメータをさらに送信することなく、メイングループとは基本的に異なる方向に、音源をさらに配置できる。この動作のオン／オフを切り替えるために、フラグが用いられる。
３．特別プリセットマッピングをいくつか送信する。例えば、
ａ）全スピーカに対するルート信号
ｂ）任意の１つのスピーカに対するルート信号
ｃ）スピーカの選択したサブセットに対するルート信号（＞２）。
【００４２】
上記の３つの拡張した場合は、角度・半径方法ばかりでなく、ルート・パン方法も適用する。以下の例から明らかなように、プリセットマッピングは、ルート・パンの場合に特に有益である。臨場感信号についても説明する。
【００４３】
ようやく、図２に実施可能な特別プリセットマッピングの例を示す。最後の２つのルート値、６および７は、パニング情報をまったく送信しないといった、特別の場合に対応する。そして、第４列に従ってダウンミックス信号がマッピングされる。最終列に従って、臨場感信号は生成されマッピングされる。最終行により定義される場合は、“拡散音場の中央にいる”結果を生成する。この例によるシステムに対するビットストリームはさらに、スピーカアレイ内でＰＳＰ列におけるスピーカ対が隣り合っていない場合はいつも、３方向パニングを有効にするフラグを含むことができる。
【００４４】
さらに、本発明の例では、ダイレクトサウンドに１つの角度・半径パラメータセットを用い、臨場感サウンドに第２の角度・半径パラメータセットを用いるシステムである。この例では、モノラル信号が送信され、ダイレクトサウンドをパニングする角度・半径パメータセットと、臨場感に角度・半径パラメータセットを用いて適用する非相関臨場感信号の生成との両方に用いる。概略的に、ビットストリームの例は次のようになる。
＜ａｎｇｌｅ＿ｄｉｒｅｃｔ，ｒａｄｉｕｓ＿ｄｉｒｅｃｔ＞
＜ａｎｇｌｅ＿ａｍｂｉｅｎｃｅ，ｒａｄｉｕｓ＿ａｍｂｉｅｎｃｅ＞
＜Ｍ＞
さらに、本発明の例では、２つのルート・パンによるパラメータ化および角度・半径によるパラメータ化と、２つのモノラル信号とを用いる。この例では、角度・半径パラメータが、モノラル信号Ｍ１からダイレクトサウンドパニングを記述する。さらに、Ｍ２から生成した臨場感信号をどのように適用するか記述するために、ルート・パンが用いられる。従って、チャネルについて臨場感信号が適用され、また、例として、図２の臨場感表現を用いることができるかについて、送信したルート値が記述する。対応するビットストリーム例は次のようになる。
＜ａｎｇｌｅ＿ｄｉｒｅｃｔ，ｒａｄｉｕｓ＿ｄｉｒｅｃｔ＞
＜ｒｏｕｔｅ，ａｍｂｉｅｎｃｅ＿ｌｅｖｅｌ＞
＜Ｍ１＿ｄｉｒｅｃｔ＞
＜Ｍ２＿ａｍｂｉｅｎｃｅ＞
本発明によるマルチチャネルスピーカ機構内のサウンドの空間位置決めに対するパラメータ化方法は、数多くのやり方で適用できるブロックを構成している。
ｉ）周波数範囲
（全周波数帯域に対する）グローバルルーティングまたは、
帯域毎のルーティング
ｉｉ）パラメータセットの数
静的（時間に対し固定）または、
動的（必要に応じてさらにセットを送信する）
ｉｉｉ）信号適用、すなわち符号化
ダイレクト（ドライ）サウンドまたは、
アンビエント（ウェット）サウンド
ｉｖ）ダウンミックス信号の数とパラメータセットとの関係、例えば、
１：１（モノラルダウンミックスおよび１つのパラメータセット）、
２：１（ステレオダウンミックスおよび１つのパラメータセット）または、
１：２（モノラルダウンミックスおよび２つのパラメータセット）
ダウンミックス信号Ｍが、元の全入力チャネルの合計となると考える。これを適用するように重み付けして、適用するように位相は全入力の合計を調整できる。
ｖ）ダウンミックス信号とパラメータセットとを重畳する、例えば、
１：１＋１：１（２つの異なるモノラルダウンミックスおよび対応する１つのパラメータセット）
後者は、適応ダウンミックスおよび符号化に有益である。例えば、アレイ（ビーム形成）アルゴリズム、信号分離（第１の最大信号、第２の最大信号等の符号化）である。
【００４５】
理解しやすいように、以下では、従来技術による、２つのチャネル間（図３ａ）または３つのチャネル間で（図３ｂ）バランスパラメータを用いるパニングについて説明する。一般に、バランスパラメータは、例えば、再生機構内の２つのスピーカの２つの異なる空間位置の間での音源配置を表す。図３ａおよび図３ｂは、左チャネルと右チャネルとの間のこのような状況を示す。
【００４６】
図３ａは、スピーカ対に渡って、パノラマパラメータがエネルギ配分とどのように関係しているかを示す例である。ｘ軸は、間隔［−１、１］に渡るパノラマパラメータである。これは、［最も左、最も右］に対応している。ｙ軸は、［０、１］に渡る。０は０出力に対応し、１は全相対出力レベルに対応する。曲線３０１は、パニングパラメータにより、左チャネルに対してどの程度の出力を配分するかを示し、３０２は、右チャネルに対し対応する出力を示している。従って、−１のパラメータ値は、全入力が左スピーカにパンされ、右スピーカには全くパンしないことを示す。結果として、１のパニング値に対しても同様に当てはまる。
【００４７】
図３ｂは、３方向パニング状況を示す。３つの考えられる曲線３１１、３１２および３１３を示している。図３ａと同様に、ｘ軸は、［−１、１］をカバーし、ｙ軸は、［０、１］に渡っている。上記のように、曲線３１１および３１２は、左および右チャネルに対してどの程度信号を配分するかを示している。曲線３１２は、センターチャネルに対してどの程度信号が配分されるかを示している。
【００４８】
次に、図５ａ〜図６ｂについて、本発明の概念を説明する。図５ａは、少なくとも３つの元のチャネルを有する元のマルチチャネル信号に関して、パラメトリック表現を生成する本発明の装置を示す。ベースチャネルに加えて用いられる方向パラメータ情報を含むパラメトリック表現は、少なくとも２つのチャネルを有する出力信号表現のために、少なくとも３つの元のチャネルから算出される。さらに、図１ａ、図１ｂ、図１ｃ、図４ａ、図４ｂで説明した、元のチャネルは、再生機構内の異なる空間位置に位置付けられた音源に対応付けられている。各再生機構は、基準位置１０（図１ａ）を有している。これは、好ましくは、スピーカ１０１〜１０５が配置された、円の中心である。
【００４９】
本発明の装置は、方向パラメータ情報を求めるための方向情報計算器５０を含む。本発明によれば、方向パラメータ情報は、再生機構内の基準位置１０から、少なくとも３つの元のチャネルの合成サウンドエネルギが集中する領域の方向を示す。この領域を、図１ａにセクタ１２として示している。この領域は、基準位置１０から右チャネル１０４と、基準位置１０から右サラウンドチャネル１０５とに延びる線で定義されている。現在のオーディオ分野では、例えば、領域１２に支配的な音源が位置していると仮定している。また、全５つのチャネルまたは少なくとも右および右サラウンドチャネル間の最大ローカルサウンドエネルギが、位置１４に位置していると仮定している。また、基準位置からこの領域への方向、特に、最大ローカルエネルギ１４への方向は、方向矢印１６で示されている。方向矢印は、基準位置１０および最大ローカルエネルギ位置１４で規定されている。
【００５０】
第１の実施の形態によれば、方向パラメータ情報として、チャネル対を表すルート情報と、２つの選択したチャネル間のエネルギ配分を表すバランスパラメータまたはパンパラメータとを有している。最大再生エネルギは、２方向矢印１８に沿ってしか移動することができない。マルチチャネル再生での最大ローカルエネルギを矢印１８に沿って配置できる程度または位置を、パンパラメータまたはバランスパラメータにより算出する。例えば、最大ローカルサウンドが図１ａの１４にある場合は、この実施の形態では、この点を正確に符号化することができない。しかしながら、最大ローカルエネルギ方向を符号化するには、この方向を表すバランスパラメータがパラメータとなる。これにより、再生最大ローカルエネルギが矢印１８と矢印１６との交点に存在することになる。これを、図１ａに“バランス（パン）”として示す。
【００５１】
ルート・パン方法のエンコーダの実施可能な一実施の形態では、図１ａの最大ローカルエネルギ１４と、対応する角度・半径とをはじめに算出する。角度を用いて、チャネル対（または３つの）が選択され、ルートパラメータ値を生成する。最後に、角度が、選択したチャネル対に対するパン値に変換される。オプションとして臨場感レベルパラメータを算出するために、半径が用いられる。
【００５２】
しかしながら、図１ａの実施の形態には利点がある。チャネル対およびバランスを求めるために、最大ローカルエネルギ１４を必ずしも正確に算出する必要がないことである。その代わりに、元のチャネル内のエネルギを確認して、最も高いエネルギを有する２つのチャネル（または、例えば、Ｌ−Ｃ−Ｒの３チャネル）を選択することにより、必要な方向情報がチャネルから単に導出される。この特定したチャネル対（３つ）は、最大ローカルエネルギ１４が位置する再生機構内のセクタ１２を構成する。従って、チャネル対を選択することは、すでにおおまかに方向を確定している。バランスパラメータにより、方向の“微細に調整する”が実行される。おおまかに近似するために、本発明では、選択したチャネル内のエネルギ間の商を単純に算出することにより、バランスパラメータを求める。従って、選択していない他のチャネルＣ、Ｌ、Ｌｓがあるので、チャネル対の選択とバランスパラメータとにより符号化した方向１６が、他のスピーカがあるので、実際の最大ローカルエネルギ方向から若干はずれてしまうことになる。しかしながら、ビットレートを低減するために、図１ａのルート・パン実施の形態では、このような逸脱が許容される。
【００５３】
図５ａの装置はまた、パラメトリック表現が方向パラメータ情報を含むように、パラメトリック表現を生成するためのデータ出力生成装置５２を含む。好適な実施の形態では、基準位置から最大ローカルエネルギへの（少なくとも）おおまかな方向を含む方向パラメータ情報は、エンコーダからデコーダに送信した内部チャネルレベル差情報にすぎないことに留意されたい。従って、従来技術のＢＣＣ方法とは異なり、本発明は、５つのチャネルシステムに対して４または５のバランスパラメータを送信しないで、１つのバランスパラメータを送信するだけである。
【００５４】
好ましくは、方向情報計算器５０は、合成エネルギが集中する領域が、再生機構内の全サウンドエネルギの少なくとも５０％を含むように、方向情報を求める。
【００５５】
さらに、またはあるいは、好ましくは、方向情報計算器５０は、領域が、やはりこの領域内に位置する、最大ローカルエネルギ値の７５％を超えるローカルエネルギ値を有する、再生機構内の位置だけを含むように、方向情報を求める。
【００５６】
図５ｂは、本発明のデコーダ機構を示す。特に、図５ｂは、少なくとも１つのベースチャネルと、少なくとも３つの元のチャネルの合成サウンドエネルギが集中し、少なくとも１つのベースチャネルを導出した再生機構内の位置から再生機構内の領域への方向を表す、方向パラメータ情報を含むパラメトリック表現を用いる、マルチチャネル信号再生装置を示す。特に、本発明の装置は、少なくとも１つのベースチャネルとパラメトリック表現とを受信する入力インターフェース５３を含む。ベースチャネルとパラメトリック表現とは、１つのデータストリーム、または異なるデータストリームに含めることができる。入力インターフェースは、ベースチャネルおよび方向パラメータ情報を、出力チャネル生成装置５４に出力する。
【００５７】
出力チャネル生成装置は、基準位置に対して再生機構内に配置する多数の出力チャネルを生成するために作動している。出力チャネルの数は、ベースチャネルの数よりも多い。本発明によれば、出力チャネル生成装置は、基準点から再生出力チャネルの合成エネルギが集中する領域への方向が、方向パラメータ情報の示す方向と同じであるように、方向パラメータ情報に応答して、出力チャネルを生成するために作動する。このために、出力チャネル生成装置５４は、基準位置に関する情報を必要とする。これを送信することもできるし、好ましくは、所定のものとする。また、出力チャネル生成装置５４は、再生機構内のスピーカの異なる空間位置に関する情報を必要とする。再生出力チャネル出力５５で、出力チャネル生成装置と接続する。この情報は好ましくは所定のものであり、通常の５プラス１機構、または変更した機構、あるいは、７チャネルまたはそれ以上またはそれ以下のチャネルを有するはチャネル構成を示す特定の情報ビットにより、容易に送信することができる。
【００５８】
図５ｂの本発明の出力チャネル生成装置５４の好適な実施の形態は、図５ｃに含まれる。方向情報は、チャネルセレクタに入力される。チャネルセレクタ５６は、方向情報が求めるエネルギの出力チャネルを選択する。図１の実施の形態では、選択したチャネルは、チャネル対のチャネルで、これを、方向情報ルートビットである程度明確に送信する（図２の第１列）。
【００５９】
図４の実施の形態では、チャネルセレクタ５６が選択したチャネルが暗黙的に送信される。これは、再生装置に接続した再生機構と必ずしも関係する必要はない。その代わりに、角度αを、再生機構内の特定の方向に向ける。この事実に関わらず、再生スピーカ機構が元のチャネル機構と全く同じであるかどうか、角度αが位置付けられている、セクタを構成するスピーカをチャネルセレクタ５６が判定することができる。幾何学的算出、または好ましくは参照テーブルにより、これを行うことができる。
【００６０】
また、角度は、セクタを構成するチャネル間のエネルギ配分を示す。特定の角度αさらに、チャネルのパニングまたは平衡化を定義する。図４ａについて考えると、“サウンドエネルギの中心”として示される、ある点で円を通る角度は、右サラウンドスピーカ４０５よりも右スピーカ４０４に近い。従って、サウンドエネルギの中心点と、この点から右スピーカ４０４および右サラウンドスピーカ４０５までの距離とに基づいて、デコーダは、スピーカ４０４とスピーカ４０５との間のバランスパラメータを算出する。次に、チャネルセレクタ５６は、そのチャネル選択をアップミキサに送信する。チャネルセレクタは、全出力チャネルから少なくとも２つのチャネルを選択することになる。図４ｂの実施の形態では、３つ以上のスピーカがある。それにもかかわらず、特別全スピーカ情報を送信する場合を除いて、チャネルが全スピーカを選択することはない。次に、アップミキサ５７は、方向情報に明示的に送信したバランスパラメータに基づいて、または送信した角度から導出したバランス値に基づいて、ベースチャネル線５８を介して受信したモノラル信号のアップミキシングを行う。好適な実施の形態では、内部チャネルコヒーレンスパラメータについても送信して、選択したチャネルを算出するために、アップミキサ５７によって用いられる。選択したチャネルは、最大ローカルサウンドを再生するダイレクトまたは“ドライサウンド”を出力する。この最大ローカルサウンドの位置は、送信した方向情報により符号化される。
【００６１】
好ましくは、他のチャネル、すなわち、残りのチャネルまたは選択していないチャネルも、出力信号を準備する。他のチャネルに対する出力信号は、臨場感信号生成装置を用いて生成される。この装置は、例えば、非相関“ウェット”サウンドを生成する反射器を含む。好ましくは、非相関サウンドもベースチャネルから導出され、残りのチャネルに入力される。好ましくは、図５ｂの本発明の出力チャネル生成装置５４は、レベル制御装置６０を含む。レベル制御装置６０は、出力チャネルの全エネルギが送信したベースチャネル内のエネルギと同じであるか、またはある関係を有するように、残りのチャネルのみならずアップミキシングした選択したチャネルをスケーリングする。もちろん、レベル制御は、全チャネルに対してグローバルエネルギスケーリングを行うことができるが、方向パラメータ情報により符号化され送信されても、基本的にサウンドエネルギ密度を変更しない。
【００６２】
上述のように、低ビットレートの実施の形態では、本発明は、残りの臨場感チャネルを生成するための送信情報を全く必要としない。その代わりに、臨場感チャネルの信号は、定義済みの非相関規則に従って、送信したモノラル信号から導出して、残りのチャネルに転送する。臨場感チャネルのレベルと、選択したチャネルのレベルとの間のレベル差は、この低ビットレートの実施の形態では、あらかじめ定義されている。
【００６３】
より良い出力品質を供給するがビットレートの増加を必要とする、より高機能の装置には、臨場感サウンドエネルギ方向は、エンコーダ側で算出され、送信される。また、臨場感サウンドの“マスタチャネル”である、第２のダウンミキシングチャネルを生成することができる。好ましくは、非臨場感サウンドから元のマルチチャネル信号内の臨場感サウンドを分離することにより、この臨場感マスタチャネルがエンコーダ側で生成される。
【００６４】
図６ａは、ルート・パン実施の形態のフローチャートを示す。ステップ６１では、最も高いエネルギを有するチャネル対が選択される。次に、この対の間のバランスパラメータが算出される（６２）。次に、チャネル対およびバランスパラメータが、方向パラメータ情報としてデコーダに送信される（３６）。デコーダ側では、チャネル対とチャネル間のバランスと算出する（６４）ために、送信した方向パラメータ情報が用いられる。チャネル対とバランス値とに基づいて、例えば、通常のモノラル／ステレオアップミキサ（ＰＳＰ）を用いて、ダイレクトチャネルの信号が生成される（６５）。また、１つ以上の非相関臨場感信号（ＤＡＰ）を用いて、残りのチャネルの非相関臨場感信号が生成される（６６）。
【００６５】
角度・半径の実施の形態が、図６ｂのフローチャートとして示される。ステップ７１では、（仮想）再生機構内のサウンドエネルギの中心が算出される。サウンドの中心および基準位置に基づいて、基準位置からエネルギの中心までのベクトルの角度および距離が算出される（７２）。
【００６６】
次に、ステップ７３に示すように、角度および距離は、方向パラメータ情報（角度）および拡散測定値（距離）として送信される。拡散測定値は、ダイレクト信号を生成するのにいくつのスピーカを作動させればいいかを示すものである。換言すれば、拡散測定値は、領域の場所を示している。エネルギが集中する位置は、２つのスピーカの間の接続線に位置しているが（このような位置は、これらのスピーカの間のバランスパラメータにより、完全に定義される）、２つのスピーカは、このような接続線には位置していない。このような位置を再生するには、３つ以上のスピーカが必要である。
【００６７】
好適な実施の形態では、全ダイレクトスピーカが完全相関信号を発する場合と比較して、サウンド幅を合成して増加するために、拡散パラメータを一種のコヒーレンスパラメータとして用いられる。この場合では、“ダイレクト”チャネルの信号に付加する非相関信号を生成する反射器または任意の他の装置を制御するために、ベクトルの長さが用いられる。
【００６８】
デコーダ側では、図６ｂのステップ７４に示すように、角度、距離、基準位置および再生チャネル機構を用いて、再生機構内のチャネルサブグループが算出される。ステップ７５では、角度、半径で制御する１〜ｎ個のアップミキシング信号、従って、サブグループに含まれるチャネルの数で、サブグループの信号が生成される。サブグループ内のチャネルの数が少ない場合、例えば、２に等しい場合は、つまり半径の値が大きい場合は、ベクトルの角度により示されるバランスパラメータを用いる単純なアップミキシングが、図６ａの実施の形態として用いることができる。しかしながら、半径が減少し、従って、サブグループ内のチャネル数が増加する場合は、デコーダ側で参照テーブルを用いることが考えられる。デコーダ側は、入力として、角度・半径を有し、出力として特定のベクトルおよびレベルパラメータに対応付けられた、サブグループにおける各チャネルのＩＤを有している。好ましくは、選択したサブグループ内の出力チャネルそれぞれの信号エネルギを算出するために、パーセントパラメータはモノラル信号エネルギに適用される。図６ｂのステップ７６で述べたように、非相関臨場感信号は生成され、選択していないスピーカに転送される。
【００６９】
本発明の方法の特定の実施要件によるが、本発明の方法を、ハードウェアまたはソフトウェアで実施することができる。本発明の方法を実行するプログラム可能コンピュータシステムと協働する、デジタル記憶媒体、特に、電気的に読み取り可能な制御信号を格納したディスクまたはＣＤを用いることにより、実施することができる。従って、一般に、本発明は、機械読み取り可能キャリアに格納したプログラムコードを有するコンピュータプログラム製品である。コンピュータプログラム製品をコンピュータ上で実行する場合は、プログラムコードにより本発明の方法を実行する。換言すれば、従って、本発明の方法は、コンピュータプログラムをコンピュータ上で実行する場合は、少なくとも１つの本発明の方法を実行するプログラムコードを有するコンピュータプログラムである。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１ａ】ルート・パンパラメータシステムの実施可能な信号方式を示す。
【図１ｂ】ルート・パンパラメータシステムの実施可能な信号方式を示す。
【図１ｃ】ルート・パンパラメータシステムの実施可能な信号方式を示す。
【図１ｄ】ルート・パンパラメータシステムデコーダの実施可能なブロック図を示す。
【図２】ルート・パンパラメータシステムの実施可能な信号方式を示す。
【図３ａ】実施可能な２つのチャネルパニングを示す。
【図３ｂ】実施可能な３つのチャネルパニングを示す。
【図４ａ】角度・半径パラメータシステムの実施可能な信号方式を示す。
【図４ｂ】角度・半径パラメータシステムの実施可能な信号方式を示す。
【図５ａ】元のマルチチャネル信号のパラメトリック表現を生成する本発明の装置のブロック図を示す。
【図５ｂ】マルチチャネル信号再生するための本発明の装置の概略ブロック図を示す。
【図５ｃ】図５ｂの出力チャネル生成装置の好適な実施の形態を示す。
【図６ａ】ルート・パンの実施の形態の全体的なフローチャートを示す。
【図６ｂ】好適な角度・半径の実施の形態のフローチャートを示す。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図１ｄ】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【国際調査報告】
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