(57)【要約】  ポリフォニック信号が、通常はモノラル信号である主信号および副信号（xside）を生成するために使用される。副信号（xside）のいくつかの符号化方式（８１）が提供される。各符号化方式（８１）は、異なる長さのサブフレーム（９０）セットによって特徴付けられる。サブフレーム（９０）の全長は、符号化方式（８１）の符号化フレーム（８０）の長さに対応する。副信号（xside）について使用される符号化方式（８１）は、ポリフォニック信号の現在の信号内容に応じて選択される。好適な実施形態では、副残差信号が、バランス係数でスケーリングされた副信号と主信号との差として生成される。バランス係数は、副残差信号を最小にするように選択される。最適化された副残差信号およびバランス係数は、符号化され、副信号を表す符号化パラメータとして供給される。
2007529021.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１チャネルおよび第２チャネル (a, b; L, R) の信号に基づいて、主信号を表す符号化パラメータである第１出力信号 (pmono) を生成するステップ (210) と、
符号化フレーム (80) 内において少なくとも前記第１チャネルおよび前記第２チャネル (a, b; L, R) の信号に基づいて、副信号を表す符号化パラメータである第２出力信号 (pside) を生成するステップ (214) と
を有する、ポリフォニック信号を符号化する方法であって、
符号化フレーム (80) が少なくとも１つのサブフレーム (90) を含むサブフレーム (90) のセットによって構成されており、前記サブフレーム (90) の長さの和が前記符号化フレーム (80) の長さに等しい、少なくとも２つの符号化方式 (81) を提供するステップ (212) を更に有し、
前記第２出力信号 (pside) を生成する前記ステップ (214) は、現在の副信号 (xside) の信号内容に少なくとも一部依存する符号化方式 (81) を選択するステップを含み、
前記第２出力信号 (pside) は、選択されたサブフレーム (90) のセットの各々のサブフレーム (90) について別々に符号化される
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第２出力信号 (pside) を生成する前記ステップ (214) は、
サブフレーム (90) の少なくとも２つのセットの各々のすべてのサブフレーム (90) 内において、少なくとも前記第１および第２チャネル (a, b; L, R) の信号の第１の線形結合である副信号 (xside) を表す符号化パラメータを別々に生成するステップと、
前記少なくとも２つの符号化方式 (81) の各々について、忠実度尺度を計算するステップと、
最適な前記忠実度尺度を有する前記符号化方式 (81) から、前記副信号を表す前記符号化パラメータ (pside) として符号化された信号を選択するステップと
を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記忠実度尺度は、信号対雑音尺度に基づくことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
lfを前記符号化フレーム (80) の長さ、nを整数とすると、前記サブフレーム (90) の長さlsfは、
lsf＝lf／2n
で表されることを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の方法。
【請求項５】
nは所定の値より小さいことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも２つの符号化方式 (81) は、サブフレーム (90) の長さの前順列を有することを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記主信号を表す符号化パラメータ (pmono) を生成する前記ステップ (210) は、
少なくとも前記第１および第２チャネル (a, b; L, R) の信号の第２の線形結合として主信号 (xmono) を生成するステップと、
前記主信号を、前記主信号を表す符号化パラメータ (pmono) に符号化するステップと
を含み、
前記副信号を符号化するステップは、
前記副信号とバランス係数 (gsm) によってスケーリングされた前記主信号 (xmono) との差として副残差信号 (xside residual) を生成するステップと、
前記副残差信号および前記バランス係数 (gsm) を、前記副信号を表す前記符号化パラメータ (pside) に符号化するステップと
を含み、
前記バランス係数 (gsm) は、品質基準に従って前記副残差信号を最小にする係数として決定されることを特徴とする請求項１から６までのいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記品質基準は、Least-Mean-Square (LMS) に基づくものであることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記副信号を符号化する前記ステップは、前記副信号 (xside) を前記主信号 (xmono) の等エネルギ曲線に従ってスケーリングするステップをさらに含むことを特徴とする請求項１から８までのいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記副信号 (xside) の前記スケーリングは、前記主信号 (xmono) の前記等エネルギ曲線の単調連続関数であるファクタによって除算されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記単調連続関数は平方根関数であることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記主信号 (xmono) の前記等エネルギ曲線 Ec は、次式に従いサブフレームにわたって計算されることを特徴とする請求項１０または１１に記載の方法。
2007529021.tif 000020
ただし、Lは任意の係数、nは和の指標、mは前記サブフレーム内のサンプル、w(n) は窓関数である。
【請求項１３】
前記窓関数は矩形窓関数であることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記窓関数はハミング窓関数であることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記少なくとも２つの符号化方式 (81) は、前記副信号 (xside) の異なる符号化原理を含むことを特徴とする請求項１から１４までのいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
前記少なくとも２つの符号化方式 (81) の少なくとも第１の符号化方式は、すべてのサブフレーム (90) の前記副信号 (xside) の第１の符号化原理を含み、前記少なくとも２つの符号化方式 (81) の少なくとも第２の符号化方式は、すべてのサブフレーム (90) の前記副信号 (xside) の第２の符号化原理を含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記少なくとも２つの符号化方式 (81) の少なくとも１つの符号化方式は、一のサブフレームの前記副信号 (xside) に対する前記第１の符号化原理、および他のサブフレームの前記副信号 (xside) に対する前記第２の符号化原理を含むことを特徴とする請求項１５または１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第２出力信号 (pside) を生成する前記ステップ (214) は、
少なくとも前記第１および第２チャネル (a, b; L, R) の信号の第１線形結合である副信号 (xside) のスペクトル特性を分析するステップと、
前記分析されたスペクトル特性に基づいてサブフレーム (90) のセットを選択するステップと、
前記選択されたサブフレーム (90) のセットにおけるすべてのサブフレーム (90) の前記副信号 (xside) をそれぞれ符号化するステップと
を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記第２出力信号 (pside) を生成する前記ステップ (214) は、限定された周波数帯域において適用されることを特徴とする請求項１から１８までのいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
前記第２出力信号 (pside) を生成する前記ステップ (214) は、２kHzより低い周波数についてのみ適用されることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記第２出力信号 (pside) を生成する前記ステップ (214) は、１kHzより低い周波数についてのみ適用されることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記ポリフォニック信号が楽音信号を表すことを特徴とする請求項１から２１までのいずれかに記載の方法。
【請求項２３】
主信号を表す符号化パラメータ (pmono) を復号するステップ (220) と、
符号化フレーム (80) 内において副信号を表す符号化パラメータ (pside) を復号するステップ (224) と、
少なくとも復号された前記主信号 (x"mono) と復号された前記副信号 (x"side) とを組み合わせて、少なくとも第１および第２チャネル (a, b; L, R) の信号にするステップ (226) と
を有する、ポリフォニック信号を復号する方法であって、
符号化フレーム (80) が少なくとも1つのサブフレーム (90) を含むサブフレーム (90) のセットによって構成されており、前記サブフレーム (90) の長さの和が前記符号化フレーム (80) の長さに等しい、少なくとも２つの符号化方式 (81) を提供するステップ (222) を有し、
前記副信号を表す前記符号化パラメータ (pside) を復号する前記ステップ (224) は、前記少なくとも２つの符号化方式 (81) のいずれかの前記サブフレーム (90) において前記副信号を表す前記符号化パラメータ (pside) を復号するステップを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項２４】
少なくとも第１および第２チャネル (a, b; L, R) を有するポリフォニック信号 (a, b; L, R, C) を入力する入力手段 (16; 16A-C) と、
少なくとも前記第１および第２チャネル (a, b; L, R) の信号に基づいて、主信号を表す符号化パラメータである第１出力信号 (pmono) を生成する手段 (38) と、
符号化フレーム (80) 内において、少なくとも前記第１および第２チャネル (a, b; L, R) の信号に基づいて、副信号を表す符号化パラメータである第２出力信号 (pside) を生成する手段 (30) と、
出力手段 (52) と
を有する符号化装置 (14) であって、
符号化フレーム (80) が少なくとも１つのサブフレーム (90) を含むサブフレーム (90) のセットによって構成されており、前記サブフレーム (90) の長さの和が前記符号化フレーム (80) の長さに等しい、少なくとも２つの符号化方式 (81) を提供する手段を有し、
前記第２出力信号 (pside) を生成する前記手段 (30) は、現在の副信号 (xside) の信号内容に少なくとも一部依存する符号化方式を選択する手段 (86; 87) を含み、
選択された前記符号化方式のサブフレーム (90) の各々における前記副信号 (xside) を別々に符号化する手段を更に有する
ことを特徴とする符号化装置。
【請求項２５】
主信号を表す符号化パラメータ (pmono) および副信号を表す符号化パラメータ (pside) を入力する入力手段 (54) と、
前記主信号を表す前記符号化パラメータ (pmono) を復号する手段 (64) と、
符号化フレーム (80) 内において前記副信号を表す前記符号化パラメータ (pside) を復号する手段 (60) と、
少なくとも復号された前記主信号 (x"mono) と復号された前記副信号 (x"side) とを組み合わせて、少なくとも第１および第２チャネル (a, b; L, R) の信号にする手段 (68, 70) と、
出力手段 (26; 26A-C) と
を有する復号化装置 (24) であって、
前記副信号を表す前記符号化パラメータ (pside) を復号する前記手段 (60) は、
符号化フレーム (80) が少なくとも１つのサブフレーム (90) を含むサブフレーム (90) のセットによって構成されており、前記サブフレーム (90) の長さの和が前記符号化フレーム (80) の長さに等しい、少なくとも２つの符号化方式 (81) を提供する手段と、
前記少なくとも２つの符号化方式 (81) のいずれかのサブフレーム (90) において、前記副信号を表す前記符号化パラメータ (pside) を別々に復号する手段と
を含むことを特徴とする復号化装置。
【請求項２６】
請求項２４に記載の符号化装置 (14) と、
請求項２５に記載の復号化装置 (24) と
の少なくともいずれか一方を備えることを特徴とするオーディオシステム (1) 。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オーディオ信号の符号化に関し、特に、マルチチャネル・オーディオ信号の符号化に関する。
【背景技術】
【０００２】
高いオーディオ品質を維持しつつ低ビットレートでオーディオ信号を送信あるいは記憶することは、市場の高い要求である。具体的には、送信リソースや記憶装置に制約がある場合、低ビットレート動作が本質的なコスト要因となる。これは、たとえば、ＧＳＭ、ＵＭＴＳ、ＣＤＭＡなどのモバイル通信システムにおけるストリーミングおよびメッセージングの応用分野では一般的な認識である。
【０００３】
現在のところ、モバイル通信システムに利用されうる標準化されたコーデックで、経済的に関心を引くビットレートにてステレオの高いオーディオ品質を提供するものは存在しない。いまあるコーデックで可能なのは、オーディオ信号のモノラル送信である。ステレオ送信もある程度までは利用可能である。しかしビットレートの制約により、非常に限定されたステレオ表現をせざるをえないのが現状である。
【０００４】
オーディオ信号のステレオ符号化またはマルチチャネル符号化の最も簡単な方式は、異なるチャネルの信号を個々の独立な信号として別々に符号化することである。ステレオＦＭ無線送信において使用され、従来からのモノラル無線受信機との共存を図った他の基本的な方式は、２チャネルの和信号および差信号を送信するというものである。
【０００５】
ＭＰＥＧ−１／２レイヤIIIおよびＭＰＥＧ−２／４ ＡＡＣなどの現在のオーディオコーデックは、いわゆるジョイント・ステレオ符号化（joint stereo coding）を使用する。この方法によれば、異なるチャネルの信号は、別々および個々にではなく、共同して処理される。２つの最も一般的に使用されるジョイント・ステレオ符号化方法は、「Ｍｉｄ／Ｓｉｄｅ」（Ｍ／Ｓ）ステレオ符号化（"Mid/Side" (M/S) stereo coding）およびインテンシティ・ステレオ符号化（intensity stereo coding）として知られ、これらは一般に、符号化されるステレオ信号またはマルチチャネル信号のサブバンドに対して適用される。
【０００６】
Ｍ／Ｓステレオ符号化は、チャネル・サブバンドの和信号と差信号を符号化して送信し、それにより、チャネル・サブバンド間の冗長性を利用するという意味では、ステレオＦＭ無線において記述される手順と同様である。Ｍ／Ｓステレオ符号化に基づくエンコーダの構造および動作は、たとえば J. D. ジョンストン（Johnston）による米国特許第５２８５４９８号に記載されている。
【０００７】
一方、インテンシティ・ステレオは、ステレオの非関連性を利用することができる。これは、強度がチャネルの中にどのように分布しているかを示すいくつかの位置情報と共に、（異なるサブバンドの）チャネルの結合強度を伝送する。インテンシティ・ステレオは、チャネルのスペクトル振幅情報のみを出力する。位相情報は、伝達されない。この理由および、時間チャネル間情報（より具体的にはチャネル間時間差）がとりわけ低い周波数において主要な音響心理学的関連性を呈するという理由により、インテンシティ・ステレオは、たとえば２ｋＨｚより高い周波数においてのみ使用することができる。インテンシティ・ステレオ符号化法は、たとえば、R. ヴェルデュイ（Veldhuis）らによる欧州特許第０４９７４１３号に記載されている。
【０００８】
最近開発されたステレオ符号化法が、たとえば、C. フォーラー (Faller) らによる名称「Binaural cue coding applied to stereo and multi channel audio compression」（第112回AES会議、2002年5月、ドイツ、ミュンヘンの会議文献）に記載されている。この方法は、パラメトリック・マルチチャネル・オーディオ符号化法である。基本的な原理は、符号化側において、Ｎチャネルｃ１、ｃ２、・・・、ｃＮからの入力信号が、単一のモノラル信号（mono signal）ｍに組み合わされるものである。モノラル信号は、任意の従来のモノラル・オーディオ・コーデックを使用してオーディオ符号化される。並行して、パラメータが、マルチチャネル像を記述するチャネル信号から導出される。パラメータは符号化され、オーディオ・ビット・ストリームと共に復号化器に送信される。復号化器は、まず、モノラル信号ｍ’を復号化し、次いで、マルチチャネル像のパラメータ記述に基づいてチャネル信号ｃ１’、ｃ２’、・・・、ｃＮ’を再生成する。
【０００９】
バイノーラル・キュー符号化（ＢＣＣ）方法の原理は、符号化されたモノラル信号およびいわゆるＢＣＣパラメータを送信する。ＢＣＣパラメータは、元のマルチチャネル入力信号のサブバンドについて、コード化されたチャネル間レベル差およびチャネル間時間差の情報を有する。復号化器は、ＢＣＣパラメータに基づいてモノラル信号のサブバンド・レベルおよび位相調節を適用することによって、差チャネル信号を再生成する。Ｍ／Ｓまたはインテンシティ・ステレオなどに対する利点は、時間チャネル間情報を備えるステレオ情報が、はるかにより低いビットレートで送信されることである。しかし、この技法は、符号化器および復号化器の両方において、チャネルの各々について計算が厄介な時間周波数変換を必要とする。
【００１０】
さらに、ＢＣＣは、特に低周波数において多くのステレオ情報が拡散する、すなわち、任意の特定の方向からは来ないということに対処していない。ステレオ記録の両チャネルには拡散音場が存在するが、互いに関して位相は大きくずれている。ＢＣＣなどのアルゴリズムが、大量の拡散音場を有する記録の影響下にある場合、再生成されたステレオ像は混信し、ＢＣＣアルゴリズムは特定の周波数帯域の信号を左または右のみにしかパンすることができないので、左から右にジャンプする。
【００１１】
ステレオ信号を符号化し、かつ拡散音場の良好な再生成を図った一手段としては、ＦＭステレオ放送において使用される技法と非常に類似な符号化方式を使用する、すなわち、モノ（左＋右）信号および差（左−右）信号を別々に符号化するものがある。
【００１２】
C. E. ホルト（Holt）らによる米国特許第５４３４９４８号に記載されている技法は、モノラル信号および副情報を符号化するために、ＢＣＣと同様の技法を使用する。この場合、副情報は、予測フィルタおよびオプションで残差信号からなる。予測フィルタでは、Least-Mean-Squareアルゴリズムによって評価が行われ、モノラル信号に適用される場合にはマルチチャネル・オーディオ信号の予測が可能である。この技法により、マルチチャネル音源に対して非常に低いビットレート符号化を実現することができるが、以下でさらに議論されるように、品質の低下を伴うことになる。
【００１３】
最後に、完全を期すべく、３Ｄオーディオについて使用される技法について説明しておく。この技法は、いわゆるヘッド関係フィルタ (head-related filters) で音源信号をフィルタリングすることによって、右チャネル信号と左チャネル信号とを合成する。しかし、この技法は、異なる音源信号が分離されることを必要とし、したがって一般に、ステレオまたはマルチチャネル符号化に適用することができない。
【００１４】
【特許文献１】米国特許第５２８５４９８号
【特許文献２】欧州特許第０４９７４１３号
【非特許文献１】C. フォーラー（Faller）ら、"Binaural cue coding applied to stereo and multi-channel audio compression"、第１１２回ＡＥＳ会議、２００２年５月、ドイツ、ミュンヘン
【特許文献３】米国特許第５４３４９４８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
（概要）
具体的には主信号および１または２以上の副信号である信号のフレームの符号化に基づく既存の符号化方式に付随する問題は、オーディオ情報をフレームに分割することにより、不快な異音（perceptual artefacts）が生じる可能性があることである。比較的長い持続時間のフレームに情報を分割することにより、一般には、平均ビットレートが低減される。これは、たとえば、大量の拡散音を含む音楽には有益であろう。しかし、一時的な音量豊かな音楽や音声では、細かな時間変化はフレーム持続時間にわたって不鮮明になるので、ゴースト性の音、さらにはプリエコーの問題が生じる。フレーム長を短くして符号化すれば、逆に、音をより精密に表現でき、エネルギを最小限に抑えるが、送信ビットレートが高くなり、かつ、演算量も多くなってしまう。したがって、フレーム長を非常に短くしても、符号化効率は低下する可能性がある。また、フレーム境界が増加することにより符号化パラメータの不連続性が生じる可能性もあり、これが異音として知覚される可能性がある。
【００１６】
主信号および１または２以上の副信号の符号化に基づく方式に付随する他の問題は、演算量の増大を招くことである。具体的には、短いフレームが使用される場合に、フレームごとにパラメータの不連続性に対処することは複雑なタスクである。長いフレームが使用される場兄は、一時的な音の評価誤差により、非常に大きな副信号が生じる可能性があり、これは、送信レートに対する要求を増大させることになる。
【００１７】
したがって、本発明の目的は、マルチチャネル・オーディオ信号の聴感品質を向上させることができる符号化方法および装置を提供することであり、特に、プリエコー、ゴースト音、あるいはフレーム不連続などによる異音を回避することである。本発明の他の目的は、必要な処理電力がより小さく、かつより一定な送信ビットレートを有する符号化方法および装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の目的は、添付の特許請求の範囲による方法および装置によって達成される。一般的には、ポリフォニック信号（polyphonic signals）が、典型的にはモノラル信号である主信号、および副信号を生成するために使用される。主信号は、従来技術の符号化原理に従って符号化される。副信号を符号化するいくつかの方式が提供される。各符号化方式は、異なる長さの１セットのサブフレームを特徴とする。サブフレームの全長は、符号化方式の符号化フレームの長さに対応する。サブフレームのセットは、少なくとも１つのサブフレームを有する。副信号について使用される符号化方式は、ポリフォニック信号の現在の信号内容に少なくとも部分的に依存して選択される。
【００１９】
一実施形態では、その選択は、信号特徴分析に基づいて、符号化の前に行われる。他の実施形態では、副信号は、符号化方式の各々によって符号化され、符号化の品質の測定に基づいて、最適な符号化方式が選択される。
【００２０】
好適な実施形態では、副残差信号が、バランス係数でスケーリングされた副信号と主信号との差として生成される。バランス係数は、副残差信号を最小にすように選択される。最適化された副残差信号およびバランス係数は符号化され、副信号を表すパラメータとして提供される。復号化器側においては、バランス係数、副残差信号、および主信号を用いて、副信号を回復する。
【００２１】
他の好適な実施形態では、副信号の符号化は、プリエコーの影響を回避するために、等エネルギ曲線スケーリングを有する。さらに、異なる符号化方式は、別々のサブフレームについて異なる符号化手順を有することが可能である。
【００２２】
本発明の主な利点は、オーディオ信号の聴感上の品質が改善されることである。さらに、本発明により、非常に低いビットレートにおけるマルチチャネル信号送信が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
（詳細な説明）
図１は、本発明の好適な実施形態に係る典型的なシステム１を示す図である。送信機１０は、無線信号５を受信機２０に送信することができるように、関連するハードウエアおよびソフトウエアを含むアンテナ１２を備える。送信機１０は、とりわけマルチチャネル符号化器１４を備え、これは、いくつかの入力チャネル１６の信号を無線送信に適切な出力信号に変換する。適切なマルチチャネル符号化器１４の例については、後ほど詳細に説明する。入力チャネル１６の信号は、たとえば、録音に係るディジタル表現のデータファイル、磁気テープ、あるいはオーディオのビニル・ディスク記録など、オーディオ信号記憶装置１８から提供を受けることが可能である。入力チャネル１６の信号は、たとえば、１セットのマクロフォン１９から「ライブ」で提供されてもよい。オーディオ信号がすでにディジタル形式ではない場合には、マルチチャネル符号化器１４に入る前にディジタル化される。
【００２４】
受信機２０側では、関連するハードウエアおよびソフトウエアを有するアンテナ２２が、ポリフォニック・オーディオ信号を表す無線信号５の実際の受信に対処する。ここでは、たとえばエラー訂正などの通常の機能が実施される。復号化器２４が、受信された無線信号５を復号化し、それにより、搬送されたオーディオデータをいくつかの出力チャネル２６の信号に変換する。出力信号は、たとえば、直ちに出力するためにスピーカ２９に提供することができ、あるいは、任意の種類のオーディオ信号記憶装置２８に記憶することができる。
【００２５】
システム１は、たとえば、電話会議システム、音声サービスあるいはその他のオーディオアプリケーションを提供するためのシステムでありうる。たとえば電話会議システムなどのいくつかのシステムでは、通信は、二重伝送方式でなければならず、一方、サービス・プロバイダから加入者への楽音の配信などは、基本的には一方向性伝送方式でよい。送信機１０から受信機２０への信号の送信は、異なる種類の電磁波、ケーブル、またはファイバ、あるいはその組合せによってなど、任意の他の手段によって実施することもできる。
【００２６】
図２ａは、本発明による符号化器の一実施形態を示す。この実施形態では、ポリフォニック信号は、入力１６Ａおよび１６Ｂにおいてそれぞれ受信される２つのチャネルａおよびｂを備えるステレオ信号である。チャネルａおよびｂの信号は、前処理部３２に出力され、そこで異なる信号調整処理を適用することが可能である。前処理部３２の出力からの（おそらくは修正された）信号は、加算器３４において加算される。この加算器３４は、２で加算結果を除算することも行う。このように生成される信号Xmonoは、ステレオ信号の主信号であるが、その理由は、これは、両チャネルからのすべてのデータを基本的に有するからである。したがって、本実施形態では、主信号は純粋な「モノラル」信号を表す。主信号Xmonoは、任意の適切な符号化原理に従って主信号を符号化する主信号符号化部３８に提供される。その原理については従来技術を適用可能であるから、本明細書では説明を省略する。主信号符号化部３８は、主信号を表す符号化パラメータである出力信号pmonoを出力する。
【００２７】
減算器３６において、チャネル信号の差（２で除算される）が、副信号xsideとして提供される。本実施形態では、副信号はステレオ信号の２チャネル間の差を表す。副信号xsideは、副信号符号化部３０に提供される。副信号符号化部３０の好適な実施形態を以下でさらに説明する。以下で詳しく説明する副信号符号化手順によれば、副信号xsideは、副信号xsideを表す符号化パラメータpsideに変換される。ある実施形態では、この符号化は主信号xmonoの情報も使用して行われる。矢印４２は、そのような提供を示し、元の符号化されていない主信号xmonoが使用される。他の実施形態では、副信号符号化部３０において使用される主信号情報は、破線４４によって示されるように、主信号を表す符号化パラメータpmonoから推測することができる。
【００２８】
主信号xmonoを表す符号化パラメータpmonoは第１出力信号であり、副信号xsideを表す符号化パラメータpsideは第２出力信号である。通常の場合、これら２つの出力信号pmono、psideは、共に完全ステレオ音を表し、マルチプレクサ４０で１つの送信信号５２に多重化される。しかし、他の実施形態では、第１出力信号pmonoおよび第２出力信号psideの送信は、別々に行われることが可能である。
【００２９】
図２ｂには、本発明による復号化器２４の一実施形態が、ブロック図にて示されている。受信信号５４は、主信号情報および副信号情報を表す符号化パラメータを含み、第１入力信号および第２入力信号をそれぞれ分離するデマルチプレクサ５６に出力される。第１入力信号は、主信号の符号化パラメータpmonoに対応し、主信号復号化部６４に提供される。従来方式では、主信号を表す符号化パラメータpmonoは、符号化器１４（図２ａ）の主信号xmono（図２ａ）と可能な限り同様であるように復号された主信号x"monoを生成するために使用される。
【００３０】
同様に、副信号に対応する第２入力信号は、副信号復号化部６０に供給される。ここで、副信号を表す符号化パラメータpsideは、復号された副信号x"sideを回復するために使用される。いくつかの実施形態では、符号化手順は、矢印６５によって示されるように、主信号x"monoに関する情報を使用する。
【００３１】
復号された主信号x"monoおよび復号された副信号x"sideは、加算器７０に供給される。加算器７０は、チャネルａの元の信号の表示である出力信号を出力する。同様に、減算器６８によって供給される差が、チャネルｂの元の信号の表示である出力信号を出力する。これらのチャネル信号は、従来技術の信号処理手順に従って、後処理部７４において後処理されることが可能である。最後に、チャネル信号ａおよびｂは、復号化器の信号出力２６Ａおよび２６Ｂより出力される。
【００３２】
概要において述べたように、符号化は基本的に１フレームごとに実行される。フレームは所定時間のオーディオサンプルを有する。図３ａの下方部分において、持続時間ＬのフレームＳＦ２が示されている。ハッチなし部分内のオーディオサンプルは、一緒に符号化される。その先行サンプルおよび後続サンプルは、他のフレームにおいて符号化される。サンプルをフレームに分割することにより、あらゆる場合において、いくつかの不連続性がフレーム境界に生じることになる。音が変化すれば符号化パラメータも変化する。この符号化パラメータの変化は基本的には各フレーム境界ですることになる。これにより、聴感エラーが生じる。これをある程度補償する１つの方式は、符号化されるサンプルだけでなく、ハッチ部分によって示されるように、フレームの境界近傍にあるサンプルにも基づいて符号化することである。そうすることで、異なるフレーム間の移行がより柔軟になる。その代わりに、あるいはその補完として、フレーム境界によって生じる異音を低減するために、補間手法が使用されることもある。しかし、それらの処理はいずれも、大量の追加的な演算量を必要とし、符号化方式によっては、いかなるリソースをもってしても実現困難である可能性もある。
【００３３】
この観点からは、なるべく長いフレームを使用することが望ましいといえる。その理由は、フレーム境界の数が少なくなるからである。また、一般には符号化効率が高くなり、必要な送信ビットレートが最小限になる。しかし、フレーム長を長くすると、プリエコーによる異音やゴースト音が知覚されるという問題が生じる。
【００３４】
代わりに、Ｌ／２およびＬ／４の持続時間をそれぞれ有するＳＦ１またはさらにはＳＦ０などのより短いフレームを使用すると、符号化効率が低下し送信ビットレートが大きくなる可能性があり、しかも、フレーム境界異音の問題が増大することは、当業者には理解されよう。しかし、フレーム長を短くすれば、たとえばゴースト音やプリエコーによる異音による悪影響は小さくなる。符号化誤差を可能な限り最小限に抑えられるように、なるべく短いフレーム長を使用するべきである。
【００３５】
本発明によれば、現在の信号内容に依存した、副信号を符号化するフレーム長を使用することによって、オーディオ聴感品質が改善される。フレーム長が異なることのオーディオ聴感品質への影響は符号化される音の性質に応じて異なるので、信号自体の性質が使用フレーム長に影響を与えるようにすることによって改善することができる。主信号の符号化は、本発明の目的ではないので、詳細な説明は省略する。しかし、主信号に使用されるフレーム長は、副信号に使用されるフレーム長と等しくしてもよいし、等しくしなくてもよい。
【００３６】
いくつかのケースでは、時間変化が小さいために比較的長いフレームを使用して副信号を符号化することが有益な場合がある。コンサートの録音など、大量の拡散音場を有する記録がこのケースにあたる。ステレオのスピーチ会話などの場合には、短いフレームが好ましいであろう。どのフレーム長が好ましいかは、２つの基本的な方式で決定することができる。
【００３７】
本発明による副信号符号化部３０の一実施形態が、図３ｂに示されており、閉ループ決定が使用される。ここでは、長さＬの基本的な符号化フレームが使用される。サブフレーム９０のセット８０を特徴とするいくつかの符号化方式８１が提供される。サブフレーム９０のセット８０のそれぞれは、等しいまたは異なる長さの１または２以上のサブフレーム９０を有する。しかし、サブフレーム９０のセット８０の全長は、基本的な符号化フレーム長Ｌに常に等しい。図３ｂを参照すると、一番上の符号化方式は、長さＬの１つのサブフレームのみを備える１セットのサブフレームを特徴とする。次のサブフレームのセットは、長さＬ／２の２つのフレームを備える。第３のセットは、長さＬ／４の２つのフレームを備え、これにＬ／２のフレームが続く。
【００３８】
副信号符号化部３０に供給される信号xsideは、すべての符号化方式８１によって符号化される。一番上の符号化方式では、基本符号化フレーム全体が符号化される。しかし、他の符号化方式では、信号xsideは、各サブフレームにおいて別々に符号化される。各符号化方式の結果は、セレクタ８５に供給される。忠実度測定手段８３は、符号化信号のそれぞれについて忠実度尺度を計算する。忠実度尺度は客観的品質値であり、信号対雑音尺度あるいは重み付け信号対雑音比であることが好ましい。各符号化方式に関連付けられる忠実度尺度が比較され、その結果に応じてスイッチング手段８７を制御して、最適な忠実度尺度が得られる符号化方式からの副信号を表す符号化パラメータを、副信号符号化部３０から出力信号psideとして選択する。
【００３９】
とりうるフレーム長のすべての組み合せを試して、信号対雑音比など、最適な客観的品質が得られるサブフレームのセットを選択することが好ましい。
【００４０】
本実施形態では、使用されるサブフレームの長さは、次式に従い選択される。
【００４１】
lsf＝lf／2n
【００４２】
ただし、lsfはサブフレームの長さ、lfは符号化フレームの長さ、ｎは整数である。本実施形態では、ｎは、０から３の間において選択される。しかし、セットの全長が一定に維持される限り、任意のフレームの長を使用することが可能である。
【００４３】
図３ｃにおいて、本発明による副信号符号化部３０の他の実施形態が示されている。ここで、フレーム長の決定は、信号の統計に基づく開ループ決定である。すなわち、副信号のスペクトル特性は、どの符号化方式が使用されるかを決定する基礎として使用される。先述と同様に、異なるサブフレームのセットによって特徴付けられる異なる符号化方式が利用可能である。しかし、この実施形態では、セレクタ８５は、実際の符号化の前に配置される。入力副信号xsideは、セレクタ８５および信号分析部８４に入力される。分析の結果はスイッチ８６の入力となり、符号化方式８１の１つのみが使用される。その符号化方式からの出力は、副信号符号化部３０からの出力信号psideでもある。
【００４４】
開ループ決定の利点は、唯一の実際の符号化が実施されることである。しかし、欠点は、信号特性の分析が非常に複雑となる可能性があり、また、スイッチ８６において適切な選択肢を与えることができるようになる前に、とりうる振る舞いを予測することが困難である可能性があることである。信号分析部８４は多くの音声統計分析を実行する必要がある。符号化方式のあらゆる些少な変化が、統計的振る舞いを混乱させる可能性がある。
【００４５】
閉ループ選択を使用することによって（図３ｂ）、後続のユニットに変化を与えずに符号化方式を変更することが可能である。一方、多くの符号化方式が調査される場合には、演算量が多くなる。
【００４６】
以上のような副信号の可変フレーム長符号化の利点は、微細な時間分解能かつ粗い周波数分解能を選択できる一方、粗い時間分解能かつ微細な周波数分解能を選択することもできる点である。上記の実施形態は、最適にステレオ像を維持できる。
【００４７】
異なる符号化方式において使用される実際の符号化について、いくつかの要件も存在する。具体的には閉ループ選択が使用されるとき、いくつかのある程度の同時符号化を実行する計算リソースは、大きくなければならない。符号化プロセスが複雑になると、より高い計算能力が必要とされる。さらに、送信における低ビットレートも好ましい。
【００４８】
米国特許第５４３４９４８号において開示される方法は、フィルタリングされたモノラル信号（主信号）を使用して、副信号または差信号を近似する。フィルタ・パラメータを時間とともに変化させて最適化することが可能である。次いで、副信号の符号化を表すフィルタ・パラメータが送信される。一実施形態では、副残差信号も送信される。多くの場合、そのような手法は、本発明の範囲内において副信号符号化として使用することが可能である。しかし、この手法は、いくつかの欠点を有する。フィルタ係数の量子化およびあらゆる副残差信号は、送信について比較的高いビットレートをしばしば必要とする。その理由は、フィルタの次数が、精確な副信号評価を提供するために高くする必要があるからである。フィルタ自体の評価は、具体的には一過性の大量の音楽の場合、問題である可能性がある。評価誤差は、未修正信号より大きさが大きいことがある修正副信号を与える。これにより、ビットレートに対する要求はより高くなる。さらに、フィルタ係数の新しいセットがＮサンプルごとに計算される場合、フィルタ係数は、上述したように、１セットのフィルタ係数から他への移行が滑らかになるように補間する必要がある。フィルタ係数の補間は複雑なタスクであり、補間の誤差が、大きな誤差副信号において出現し、これにより、より高いビットレートが、異なる誤差信号符号化器について必要になる。
【００４９】
補間の必要性を回避する手段は、サンプルごとにフィルタ係数を更新して、バックワード・アダプティブ分析に依拠するものである。これがうまく機能するためには、残りの符号化器のビットレートがかなり高いことが必要である。したがって、これは、低ビットレートステレオ符号化の良好な代替物でとはいえない。
【００５０】
たとえば音楽では非常に一般的である、モノラル信号および差信号がほとんど無相関である場合が存在する。したがって、フィルタの評価、異なる誤差信号符号化器について状況を単に悪化させるさらなる危険性により、非常に厄介になる。
【００５１】
米国第５４３４９４８号による解決法は、会議電話システムなど、フィルタ係数が時間について非常に緩慢に変化する場合に、きわめてよく作用する可能性がある。音楽信号の場合には、この手法は非常によくは機能しない。その理由は、ステレオ像を追跡するためにフィルタを非常に迅速に変化させる必要があるからである。これは大きく異なる大きさのサブフレーム長を使用する必要があることを意味し、これは、試験される組合せの数が迅速に増大することを意味する。これは、すべての可能な符号化方式を計算する要件が、非実際的に高くなることを意味する。
【００５２】
したがって、好適な実施形態では、副信号の符号化は、複雑なビットレートを消費する予測フィルタの代わりに、簡単なバランス係数を使用することによって、モノラル信号と副信号との間の冗長性を低減する概念に基づく。したがって、この演算の残差が符号化される。そのような残差の大きさは比較的小さく、その伝送に高いビットレートは必要ではない。この概念は、上述した可変フレーム・セット手法と実際に組み合わされるのに好適である。その理由は、計算の複雑さが軽度であるからである。
【００５３】
可変フレーム長の手法と組み合わされたバランス係数の使用によって、複雑な補間の必要性および、補間により生じる可能性がある関連する問題が解消する。さらに、複雑なフィルタの代わりに簡単なバランス係数を使用することにより、評価に付随する問題がより少なくなる。その理由は、バランス係数の可能な評価誤差の影響がより小さくなるからである。好ましい解決法は、良好な品質を有し、かつ限定されたビットレート要件および計算リソースを有して、パンされた信号および拡散音場を再生成することができる。
【００５４】
図４は、本発明によるステレオ符号化器の好適な実施形態を示す。この実施形態は、図２ａに示された実施形態と非常に類似しているが、副信号符号化部３０の詳細が明らかにされている。この実施形態の符号化器１４は、前処理部を有さず、入力信号は加算器３４および減算器３６に直接供給される。モノラル信号xmonoは、マルチプレクサ３３で、バランス係数gsmで乗算される。乗算されたモノラル信号は、減算器３５において、副信号xside、すなわち本質的には２チャネル間の差から減算されて、副残差信号が生成される。バランス係数gsmは、品質基準に従い副残差信号が最小となるよう、最適化部３７によってモノラル信号および副信号の内容に基づいて決定される。品質基準は、Least-Mean-Square (LMS) 法に基づくものであることが好ましい。副残差信号は、任意の符号化手順に従って副残差符号化器３９において符号化される。副残差符号化器３９は、低ビットレート変換符号化器またはＣＥＬＰ（コードブック駆動線形予測）符号化器であることが好ましい。したがって、副信号を表す符号化パラメータpsideは、副残差信号および最適化バランス係数４９を表す符号化パラメータpside residualを含む。
【００５５】
図４の実施形態では、副信号の合成に使用されるモノラル信号４２は、モノラル符号化器３８の対象信号xmonoである。上述したように（図２ａと関連して）、モノラル符号化器３８の局所合成信号を使用することもできる。後者の場合、全体の符号化遅延が増大する可能性があり、副信号の計算の複雑さも増大する可能性がある。一方、品質は良好となる可能性がある。その理由は、モノラル符号化器生じる符号化誤差を修復することが可能であるからである。
【００５６】
数学的には、基本的な符号化方式は、以下のように記述することができる。ステレオの左チャネルおよび右チャネルをそれぞれ、チャネル信号ａおよびｂと表記する。チャネル信号は、加算によってモノラル信号とされ、減算によって副信号とされる。その演算は、以下のように記述される。
【００５７】
xmono(n)＝0.5 (a(n) + b(n))
xside(n)＝0.5 (a(n) - b(n))
【００５８】
xmonoおよびxside信号を２でスケーリングすることが有益である。ここで、xmonoおよびxsideを生成する他の方式が存在することを示す。たとえば、以下を使用することができる。
【００５９】
xmono(n)＝γa(n) + (1 - γ)b(n)
xside(n)＝γa(n) - (1 - γ)b(n)
0≦γ≦1.0
【００６０】
入力信号のブロックにおいて、修正または副残差信号が、下式に従って計算される。
【００６１】
xside residual(n)＝xside(n) - f(xmono, xside)xmono(n)
【００６２】
上式で、f(xmono, xside) は、副信号およびモノラル信号からのＮサンプルのブロック、すなわちサブフレームに基づいて、副信号から可能な限り除去しようとするバランス係数関数である。すなわち、バランス係数は、副残差信号を最小とするために使用される。副残差信号がLMSにより最小に抑えられる特別な場合では、これは、副残差信号xside residualのエネルギを最小とすることと等価である。
【００６３】
上述した特別な場合、f(xmono，xside) は、以下のように表される。
【００６４】
2007529021.tif 000003
【００６５】
ただし、xsideは副信号、xmonoはモノラル信号である。関数は、「frame start」において開始され、「frame end」において終了するブロックに基づくことに留意されたい。
【００６６】
周波数領域の重み付けをバランス係数の計算に追加することが可能である。これは、xside信号およびxmono信号を重み付けフィルタのインパルス応答でたたみ込むことによって実行される。次いで、評価誤差を聞くことが困難な周波数範囲に移動させることが可能である。これは、聴感重み付けと呼ばれる。
【００６７】
関数ｆ（xmono，xside）によって与えられるバランス係数値の量子化バージョンが復号化器に送信される。修正副信号が生成されている場合には、量子化を考慮することが好ましい。したがって、以下の式が達成される。
【００６８】
2007529021.tif 000004
【００６９】
Qg(..)は、関数ｆ（xmono，xside）によって与えられるバランス係数に適用される量子化関数である。バランス係数は、送信チャネル上において送信される。通常の左右パン信号では、バランス係数は、［-1.0, 1.0］の間に限定される。一方、チャネルが互いに関して位相がずれている場合には、バランス係数は、これらの限界を超えて拡張してもよい。
【００７０】
ステレオ像を安定させるオプション手段として、モノラル信号と副信号との間の正規化相互相関が以下の式によって与えられるように不十分である場合、バランス係数を限定することができる。
【００７１】
2007529021.tif 000005
ただし、
2007529021.tif 000006
【００７２】
これらの状況は、たとえば大量の拡散音を有するクラシック音楽やスタジオ音楽では非常に頻繁に生じ、いくつかの場合、ａチャネルおよびｂチャネルは、モノラル信号が生成されるとき、時には互いにほとんど消去する可能性がある。バランス係数に対する影響は、迅速にジャンプすることがあることであり、これにより、ステレオ像が混信する。上記の修正により、この問題は軽減される。
【００７３】
米国第５４３４９４８号のフィルタ・ベースの手法は、同様の問題を有するが、この場合、解決はそれほど簡単ではない。
【００７４】
Esが副残差信号の符号化関数（たとえば、変換符号化器）であり、Emがモノラル信号の符号化関数である場合、復号化器側における復号されたa"信号およびb"信号は、以下のように記述することができる（ここでは、γ＝0.5と想定する）。
【００７５】
2007529021.tif 000007
【００７６】
各フレームについてバランス係数を計算することに由来する１つの重要な利点は、補間の使用が回避されることである。代わりに、通常は、上記で記述されたように、フレーム処理は、重なりフレームで実施される。
【００７７】
バランス係数を使用する符号化原理は、ステレオ像を追跡するために迅速な変化が通常必要とされる楽音信号の場合に特によく動作する。
【００７８】
最近、マルチチャネル符号化が一般的になっている。一例が、ＤＶＤ映画の5.1チャネル・サラウンド音声である。この場合、チャネルは、前左、前中心、前右、後左、後右、およびサブウーファとして構成される。図５において、本発明によるチャネル間冗長を利用するような構成の３つのフロント・チャネルを符号化する符号化器の実施形態が示されている。
【００７９】
３つのチャネル信号Ｌ、Ｃ、Ｒが、３つの入力１６Ａ〜Ｃに供給され、モノラル信号xmonoは、すべての３つの信号の和によって生成される。中心信号xcentreを受信する中心信号符号化部１３０が追加される。モノラル信号４２は、この実施形態では、符号化され、復号されたモノラル信号x"monoであり、マルチプレクサ１３３においてあるバランス係数gQで乗算される。減算器１３５において、乗算されたモノラル信号は、中心残差信号を生成するために、中心信号xcentreから減算される。バランス係数gQは、品質基準に従って中心残差信号を最小にするために、最適化部１３７によってモノラル信号および中心信号の内容に基づいて決定される。中心残差信号は、任意の符号化器手順に従って、中心残差符号化器１３９において符号化される。中心残差符号化器１３９は、低ビットレート変換符号化器またはＣＥＬＰ符号化器であることが好ましい。したがって、中心信号を表す符号化パラメータpcentreは、中心残差信号および最適化バランス係数１４９を表す符号化パラメータpcentre residualを含む。中心残差信号およびスケーリングされたモノラル信号は、加算器２３５において加算されて、符号化誤差について補償される修正中心信号１４２を生成する。
【００８０】
副信号xside、すなわち、左Ｌチャネルと右Ｒチャネルとの差は、上述の実施形態と同様に、副信号符号化部３０に供給される。しかし、ここでは、最適化部３７は、中心信号符号化部１３０によって供給される修正中心信号１４２にも依存する。したがって、副残差信号は、減算器３５において、モノラル信号４２、修正中心信号１４２、および副信号の最適線形組合せとして生成される。
【００８１】
上記で記述された可変フレーム長の概念は、副信号および中心信号のどちらか、または両方に適用することができる。
【００８２】
図６は、図５の符号化部から符号化オーディオ信号を受信するのに適切な復号化器を示す。受信信号５４は、主信号を表す符号化パラメータpmono、中心信号を表す符号化パラメータpcentre、および副信号を表す符号化パラメータpsideに分割される。復号化器６４において、主信号を表す符号化パラメータpmonoは、主信号x"monoを生成するために使用される。復号化器１６０において、中心信号を表す符号化パラメータpcentreは、主信号x"monoに基づいてx"centreを生成するために使用される。復号化器６０において、副信号を表す符号化パラメータpsideは復号され、主信号x"monoおよび中心信号x"centreに基づいて、副信号x"sideを生成する。
【００８３】
手順は、数学的には以下のように表すことができる。
【００８４】
入力信号xleft, xright, xcentreは、以下に従ってモノラル・チャネルに組み合わされる。
【００８５】
2007529021.tif 000008
【００８６】
α、β、χは、残りのセクションにおいて、簡単化のために１．０に設定されるが、任意の値に設定することができる。α、β、χの値は、最適品質を達成するために、１つまたは２つのチャネルを強調するように、一定とする、または信号内容に依存するとすることができる。
【００８７】
モノラル信号と中心信号との間の正規化相互相関は、以下のように計算される。
【００８８】
2007529021.tif 000009
ただし、
2007529021.tif 000010
【００８９】
xcentreは中心信号、xmonoはモノラル信号である。モノラル信号は、モノラル対象信号から来るが、モノラル符号化器の局所合成を使用することも同様に可能である。
【００９０】
中心残差信号は、以下のように符号化される。
【００９１】
2007529021.tif 000011
【００９２】
Qg(..)は、バランス係数に適用される量子化関数である。バランス係数は、送信チャネル上で送信される。
【００９３】
Ecが中心残差信号の符号化関数（たとえば変換符号化器）であり、Emがモノラル信号の符号化関数である場合、復号化器側の復号されたx"centre信号は、以下のように記述することができる。
【００９４】
2007529021.tif 000012
【００９５】
符号化される副残差信号は、以下のようになる。
【００９６】
2007529021.tif 000013
【００９７】
ただし、gQsmおよびgQscは、下式を最小にするパラメータgsmおよびgscの量子化された値である。
【００９８】
2007529021.tif 000014
【００９９】
ηは、エラーのLMS最小化のために、たとえば２に等しいとすることができる。gsmおよびgscパラメータは、共同してまたは別々に量子化することができる。
【０１００】
Esが副残差信号の符号化関数である場合、復号されたx"leftおよびx"rightのチャネル信号は、以下のように与えられる。
【０１０１】
2007529021.tif 000015
【０１０２】
最も厄介である異音の１つは、プリエコー効果である。図７ａ、ｂに、そのような異音を示す。曲線１００によって示されるような時間進行を有する信号成分を想定する。t0からの開始時、オーディオサンプルに信号成分は存在しない。t1とt2との間の時間tで、信号成分が突然出現する。信号成分が、t2-t1のフレーム長を使用して符号化される場合、信号成分の出現は、曲線１０１において示されるように、全フレームにわたって「不鮮明」になる。復号が曲線１０１について行われる場合、信号成分は、信号成分の意図した出現よりΔｔ前の時間において出現し、「プリエコー」が知覚される。
【０１０３】
プリエコー異音は、長い符号化フレームが使用される場合により強調される。短いフレームを使用することによって、異音はいくらか軽減される。上述したプリエコーの問題に対処する他の方式は、モノラル信号が符号化器側および復号化器側の両方において利用可能であるということを利用する。これにより、モノラル信号の等エネルギ曲線に従って副信号をスケーリングすることが可能になる。復号化器側において、逆スケーリングが実施され、したがって、プリエコーの問題はいくらか軽減されることが可能である。
【０１０４】
モノラル信号の等エネルギ曲線が、以下のように、フレームにわたって計算される。
【０１０５】
2007529021.tif 000016
【０１０６】
ただし、w(n)は窓関数である。最も簡単な窓関数は矩形窓であるが、ハミング窓などの他の窓タイプがより好ましい場合がある。
【０１０７】
次いで、副残差信号が、以下のようにスケーリングされる。
【０１０８】
2007529021.tif 000017
【０１０９】
より一般的な形態では、上記の式は、以下のように書くことができる。
【０１１０】
2007529021.tif 000018
【０１１１】
上式で、ｆ（・・・）は、単調連続関数である。復号化器において、等エネルギ曲線は、復号モノラル信号について計算され、以下のように復号副信号に適用される。
【０１１２】
2007529021.tif 000019
【０１１３】
ある意味ではこの等エネルギ曲線スケーリングは、より短いフレーム長の使用の代替であるので、この概念は、上記でさらに記述されているように、可変フレーム長の概念と組み合わされるのに特によく適している。等エネルギ曲線スケーリングを適用するいくつかの符号化方式、適用しないいくつかの符号化方式、および等エネルギ曲線スケーリングをあるサブフレーム中にのみ適用するいくつかの符号化方式を有することによって、符号化方式のより柔軟なセットを供給することが可能である。図８において、本発明による信号符号化ユニット３０の実施形態が示されている。ここでは、異なる符号化方式８１は、等エネルギ曲線スケーリングを適用する符号化を表すハッチングされたサブフレーム９１、および等エネルギ曲線スケーリングを適用しない符号化手順を表すハッチングされていないサブフレーム９２を有する。このようにして、異なる長さのサブフレームだけでなく、異なる符号化原理のサブフレームの組合せも、利用可能である。本説明例では、等エネルギ曲線スケーリングの適用は、異なる符号化方式間において異なる。より一般的な場合、任意の符号化原理を類似の方式で可変長概念と組み合わせることができる。
【０１１４】
図８の符号化方式のセットは、異なる方式でプリエコー異音などに対処する方式を備える。いくつかの方式では、等エネルギ曲線原理によるプリエコー最小化を有するより長いサブフレームが使用される。他の方式では、等エネルギ曲線スケーリングを有さないより短いサブフレームが使用される。信号内容に応じて、代替物の１つが、より有利である可能性がある。非常に深刻なプリエコーの場合、等エネルギ曲線スケーリングを有する短いサブフレームを使用する符号化方式が必要である可能性がある。
【０１１５】
提案した解決法は、全周波数帯域において、あるいは１または２以上の個別サブバンドにおいて使用することができる。サブバンドの使用は、主信号および副信号の両方について、またはそれらの一方について別々に、適用することができる。好適な実施形態では、いくつかの周波数帯域にて副信号を分割する。この理由は、単に、周波数帯域全体においてより、隔離された周波数帯域において可能な冗長性を除去することが容易であるからである。これは、大量のスペクトル内容を有する楽音信号を符号化するとき、特に重要である。
【０１１６】
１つの可能な使用は、周波数帯域を上記の方法で所定の閾値より下において符号化する。所定の閾値は、２ｋＨｚ、または、さらにより好ましくは１ｋＨｚとすることが好ましい。対象周波数範囲の残りの部分については、上記の方法で、またはまったく異なる方法で、他の追加の周波数帯域を符号化することができる。
【０１１７】
好ましくは低周波数について上記の方法を使用する１つの動機は、一般に、拡散音場が、高周波数においてわずかなエネルギ内容を有するからである。当然の理由は、音吸収が、周波数と共に通常増大するからである。また、拡散音場成分は、より高い周波数では人の聴覚システムについて重要性の劣る役割を果たすようである。したがって、この解決法を（１ｋＨｚあるいは２ｋＨｚより低い）低周波数において使用し、より高い周波数では、他のより多くのビット効率のよい符号化方式に依拠することが有益である。この方式が低周波数においてのみ適用されるということにより、ビットレートが大きく節約されるが、その理由は、提案された方法に関して必要なビットレートは、必要な帯域幅に比例するからである。ほとんどの場合、モノラル符号化器は、周波数帯域全体を符号化することができ、一方、提案された副信号符号化は、図９に概略的に示されるように、周波数帯域のより低い部分においてのみ実施されることが示唆される。参照符号３０１は、副信号の本発明による符号化方式を指し、参照符号３０２は、副信号のあらゆる他の符号化方式を指し、参照符号３０３は、副信号の符号化方式を指す。
【０１１８】
また、いくつかの個別の周波数帯域について提案された方法を使用する可能性も存在する。
【０１１９】
図１０において、本発明による符号化方法の実施形態の主要ステップが、フローチャートとして示されている。手順は、ステップ２００において開始される。ステップ２１０において、ポリフォニック信号から推測される主信号が符号化される。ステップ２１２において、異なる長さおよび／または順序のサブフレームを備える符号化方式が提供される。ポリフォニック信号からステップ２１４において推測される副信号が、存在するポリフォニック信号の実際の信号内容に少なくとも部分的に依存して選択された符号化方式によって符号化される。手順は、ステップ２９９において終了する。
【０１２０】
図１１において、本発明による符号化方法の実施形態の主要ステップが、フローチャートとして示されている。手順は、ステップ２００において開始される。ステップ２２０において、受信符号化主信号が復号される。ステップ２２２において、異なる長さおよび／または順序のサブフレームを備える復号方式が提供される。受信副信号が、選択された符号化方式によってステップ２２４において復号される。ステップ２２６において、復号された主信号および副信号は、ポリフォニック信号に組み合わされる。手順は、ステップ２９９において終了する。
【０１２１】
上述した実施形態は、本発明のいくつかの例示として理解されるべきである。当業者であれば、上述の実施形態に対して様々な修正、組合せ、変更を、本発明の範囲から逸脱することなく行うことが可能であろう。具体的には、異なる実施形態の異なる部分的解決法を、技術的に可能であれば、他の構成において組み合わせることができる。いずれにせよ、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によって定義される。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】ポリフォニック信号を送信するシステムを示すブロック図である。
【図２ａ】送信機における符号化器のブロック図である。
【図２ｂ】受信機における復号化器のブロック図である。
【図３ａ】異なる長さのフレームの符号化を示す図である。
【図３ｂ】本発明による副信号符号化部の実施形態のブロック図である。
【図３ｃ】本発明による副信号符号化部の実施形態のブロック図である。
【図４】副信号のバランス係数符号化を使用する符号化器の一実施形態のブロック図である。
【図５】マルチ信号システムの符号化器の一実施形態のブロック図である。
【図６】図５の装置から信号を復号するのに適切な復号化器の一実施形態のブロック図である。
【図７ａ】プリエコー異音を示す図である。
【図７ｂ】プリエコー異音を示す図である。
【図８】異なるサブフレームについて異なる符号化原理を使用する、本発明による副信号符号化部の一実施形態のブロック図である。
【図９】異なる周波数サブバンドについて異なる符号化原理を使用することを示す図である。
【図１０】本発明による符号化方法の一実施形態の基本的なステップのフローチャートである。
【図１１】本発明による復号方法の一実施形態の基本的なステップのフローチャートである。
【図１】
2007529021.tif 000021
【図２ａ】
2007529021.tif 000022
【図２ｂ】
2007529021.tif 000023
【図３ａ】
2007529021.tif 000024
【図３ｂ】
2007529021.tif 000025
【図３ｃ】
2007529021.tif 000026
【図４】
2007529021.tif 000027
【図５】
2007529021.tif 000028
【図６】
2007529021.tif 000029
【図７ａ】
2007529021.tif 000030
【図７ｂ】
2007529021.tif 000031
【図８】
2007529021.tif 000032
【図９】
2007529021.tif 000033
【図１０】
2007529021.tif 000034
【図１１】
2007529021.tif 000035
【国際調査報告】
2007529021.tif 000036
2007529021.tif 000037
2007529021.tif 000038
2007529021.tif 000039