(57)【要約】  本発明は、復号されたステレオ信号のステレオ効果向上するオーディオシステム及び方法に関する。ステレオ信号は、復号されるとステレオ効果向上され、アーティファクトがアンマスクされ可聴なものとなる。本発明は、復号されたステレオ信号のステレオ効果向上であって、制約がなく、アーティファクトが可聴なものにならないものを達成しようとするものである。ステレオ効果向上によりアーティファクトがアンマスクされるステレオ信号の周波数範囲を画成することが示唆されている。ステレオ信号が構成されている２つのモノラル信号の第１のもの（例えば、中央／側方表現の場合はＳ信号）に適用されるブーストを、アーティファクト除去器が決定する。これにより、上記の周波数範囲に入る第１のモノラル信号Ｓを減衰することができる。正味の結果として、第１のモノラル信号Ｓはこの周波数範囲ではブーストされず、アーティファクトはアンマスクされない。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
復号されたステレオ信号をステレオ効果向上するオーディオシステムであって、
ステレオ信号を転送可能なステレオ効果向上器であって、修正されたステレオ信号を出力するように構成されたステレオ効果向上器と、
前記ステレオ信号を受け取り、前記修正されたステレオ信号を受け取るように構成されたアーティファクト除去器であって、前記ステレオ信号のパラメータの値を決定し、前記修正されたステレオ信号の同じパラメータの値を決定するように構成され、前記パラメータの２つの前記値を使用して、アーティファクトのないステレオ信号を出力するように構成されたアーティファクト除去器と、を有することを特徴とするオーディオシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のオーディオシステムであって、
前記アーティファクト除去器は、第１のステレオ信号を第１のモノラル信号と第２のモノラル信号とに分離するように構成され、前記修正されたステレオ信号を第１のモノラル信号と第２のモノラル信号とに分離するように構成されていることを特徴とするオーディオシステム。
【請求項３】
請求項２に記載のオーディオシステムであって、
前記パラメータの値は前記ステレオ信号の前記第１のモノラル信号と前記修正されたステレオ信号の前記第１のモノラル信号により決定されることを特徴とするオーディオシステム。
【請求項４】
請求項２または３に記載のオーディオシステムであって、
前記パラメータは、所定の周波数範囲に入るすべての周波数の第１のモノラル信号のエネルギーであることを特徴とするオーディオシステム。
【請求項５】
請求項１ないし４いずれか一項に記載のシステムであって、
前記アーティファクト除去器は、所定閾値周波数より高い周波数について前記ステレオ信号のエネルギーを決定するように構成された第１のユニットと、同じ閾値周波数より高い周波数について前記修正されたステレオ信号のエネルギーを決定するように構成された第２のユニットと、を有することを特徴とするオーディオシステム。
【請求項６】
請求項５に記載のオーディオシステムであって、
前記しきい値周波数は約４ｋＨｚと約８ｋＨｚの間の値を有することを特徴とするオーディオシステム。
【請求項７】
請求項１ないし６いずれか一項に記載のシステムであって、
前記アーティファクト除去器は、前記所定の周波数範囲に入る前記修正されたステレオ信号の全ての周波数を、前記値の比率だけ減衰する減衰器を有することを特徴とするオーディオシステム。
【請求項８】
請求項７に記載のオーディオシステムであって、
前記減衰器はシェルビングフィルタであることを特徴とするオーディオシステム。
【請求項９】
復号されたステレオ信号をステレオ効果向上する方法であって、
ステレオ信号をステレオ効果向上して、修正されたステレオ信号を発生する段階と、
所定のパラメータの２つの値を決定する段階であって、
前記第１の値は前記ステレオ信号から前記パラメータを決定することにより得られ、
前記第２の値は前記修正されたステレオ信号から同じパラメータを決定することにより得られるところの段階と、
前記パラメータの前記第１の値と前記第２の値を用いてアーティファクトのないステレオ信号を生成する段階と、を有することを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法であって、
前記アーティファクト除去器は、前記ステレオ信号を第１のモノラル信号と第２のモノラル信号とに分離し、前記修正されたステレオ信号を第１のモノラル信号と第２のモノラル信号とに分離することを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法であって、
前記パラメータの値は前記ステレオ信号の前記第１のモノラル信号と前記修正されたステレオ信号の前記第１のモノラル信号により決定されることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項９ないし１１いずれか一項に記載の方法であって、
前記パラメータは、所定の周波数範囲に入るすべての周波数の第１のモノラル信号のエネルギーであることを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項９ないし１２いずれか一項に記載の方法であって、
前記所定の閾値より高い前記修正されたステレオ信号の前記第１のモノラル信号の全ての周波数を、前記第２のエネルギーと前記第１のエネルギーの比率だけ減衰することを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法であって、
約４ｋＨｚの閾値周波数から約８ｋＨｚの閾値周波数までの前記修正されたステレオ信号の全ての周波数が減衰されることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、復号されたステレオ信号のステレオ効果向上をするオーディオシステムと、復号されたステレオ信号をステレオ効果向上する方法とに関する。
【０００２】
ステレオクオリティのオーディオ信号を後処理してユーザの音響的印象を改善することは多く行われている。後処理では、３次元的印象すなわちオーディオ信号の奥行きを改善したり、オーディオ信号の拡張をする。
【０００３】
楽曲は、コンピュータ間でインターネットを用いて交換される時、符号化されて圧縮オーディオ信号にされるのが普通である。このため、ＭＰ３、ＷＭＡ、ＡＡＣなどの符号化オーディオフォーマットが今日では広く普及している。符号化信号を聴くには復号しなければならない。ということは、復号されたステレオ信号が後処理されることが非常に多いことを意味する。
【０００４】
オーディオ信号の符号化と復号にはロスが伴い、復号信号に含まれる情報は元の信号に含まれる情報より少ないので、復号信号の後処理により可聴アーティファクトが生じることが多い。この可聴アーティファクトは符号化手順のロスにより生じるものである。
【０００５】
本出願人は、特許出願（第ＰＨＮＬ０２０５９７）において、オーディオ信号を後処理するオーディオシステムを開示した。このオーディオシステムは、後処理後に可聴ノイズを検出し、後処理の程度を調節してこのノイズが可聴なものになることを防止することを目的としている。このアプローチには、後処理を完全に実行できないという短所があり、オーディオ信号のクオリティが望むほど良くならない。
【０００６】
本発明の目的は、復号されたステレオ信号をステレオ効果向上するオーディオシステムと方法であって、任意のステレオ効果向上を制約なく、可聴アーティファクトの発生なしに実行することができるオーディオシステムと方法を提供することである。
【０００７】
本発明によると、上記目的は、独立クレームに記載した特徴を備えることにより達成される。本発明による好ましい実施形態はさらに従属クレームの特徴を有する。
【０００８】
本発明は次のアイデアに基づくものである。すなわち、多くの場合、ステレオ信号は、その左チャンネル（Ｌ）と右チャンネル（Ｒ）が符号化または復号されるように符号化とその後の復号がされていない。むしろ、ほとんどのコーデック（codecs）はステレオ信号のその他の表現を用いる。一般的に、エンコーダのステレオ入力は、第１のモノラル信号と第２のモノラル信号とに分離されるが、これらは左チャンネルと右チャンネルとは異なる。第１のモノラル信号と第２のモノラル信号はエンコーダで別々に符号化され、符号化ステレオ信号が出力される。これに対応して、デコーダは符号化ステレオ信号を受信し、復号した第１の信号と復号した第２の信号とを生成して、復号したステレオ信号を出力する。
【０００９】
例として、ステレオ信号は、次式で表せる中央／側方フォーマット（mide/side  format）で表現することができる。
【００１０】
【数１】
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従って、エンコーダは、内部的にＳとＭを発生し、ＳとＭを別々に符号化し、符号化ステレオ信号を出力する。これに対応して、デコーダは、内部的にＳとＭを別々に復号して、復号ステレオ信号を出力する。このアプローチの根本的な理由は、このようにすれば符号化プロセスにおいてより高いクオリティが達成できるということである。
【００１１】
以下の説明では、エンコーダとデコーダが中央／側方表現を使用する場合を参照することが多い。この場合、第１のモノラル信号はＳ信号であり、第２のモノラル信号はＭ信号である。しかし、ここで強調しておくが、これは単なる特別な場合であり、本発明はこの表現に限定されるものではない。また、可能性として、例えば、デコーダとエンコーダは、１チャンネルステレオ符号化／復号を実行することもできる。
【００１２】
ステレオ効果向上を復号ステレオ信号に適用することにより、可聴アーティファクトが発生する。これは、復号信号が含む情報量と元の信号が含む情報量とに差があるからである。より具体的に、多くのアーティファクトは復号されたＳ信号のみに由来するものである。ステレオ効果向上により、アーティファクトが可聴なものになる。
【００１３】
復号ステレオ信号のステレオ効果向上により可聴なものになるアーティファクトの問題を解消するために示唆されたオーディオシステムは、まず、ステレオ信号Ａを伝達可能なステレオ効果向上器を有する。そのステレオ効果向上器は、修正ステレオ信号Ａ′を出力するように構成されている。
【００１４】
さらに、そのオーディオシステムはアーティファクト除去器を有する。そのアーティファクト除去器は、ステレオ信号Ａを受け取るように構成され、修正ステレオ信号Ａ′を受け取るように構成されている。アーティファクト除去器は、ステレオ信号ＡのパラメータＰの値Ｅ１を決定し、修正ステレオ信号Ａ′の同じパラメータＰの値Ｅ２を決定する。アーティファクト除去器は、パラメータＰの２つの値Ｅ１とＥ２を使用して、アーティファクトのないステレオ信号Ａ′′を出力する。
【００１５】
パラメータＰは、アーティファクト除去器により決定される２つの値Ｅ１とＥ２を用いて第２のパラメータＰ′の値Ｅ３を計算するように選択する。この第２のパラメータＰ′は、修正ステレオ信号Ａ′がさらされるステレオ効果向上を表す。
【００１６】
本発明の場合、任意のステレオ効果向上器を選択することができる。多くの場合、かかるステレオ効果向上器は、上記の通り、入力ステレオ信号ＡをＳ信号とＭ信号に分離するように構成されている。ステレオ効果向上器は、ステレオ信号Ａの音響面を改善するために、Ｓ信号を修正し、可能性としてはＭ信号も修正し、修正ステレオ信号Ａ′を出力する。最も簡単な場合、Ｓ信号は線形利得を受ける。この場合、第２のパラメータＰ′は、Ｓ信号が受ける利得であるとすることができる。
【００１７】
これを考慮するために、アーティファクト除去器は、好ましくは、ステレオ信号Ａを第１のモノラル信号Ｓと第２のモノラル信号Ｍとに分離するように構成され、これに対応して、修正ステレオ信号Ａ′を第１のモノラル信号Ｓ′と第２のモノラル信号Ｍ′とに分離するように構成されている。
【００１８】
パラメータＰは、所定の周波数範囲に入る全ての周波数の第１のモノラル信号のエネルギーであるとすることができる。アーティファクト除去器がステレオ信号Ａを第１のモノラル信号Ｓと第２のモノラル信号Ｍに分離する場合、パラメータＰは所定周波数範囲に入る全ての周波数の第１のモノラル信号Ｓのエネルギーであるとすることができる。ここで、所定周波数範囲とは、所定閾値周波数より高いすべての周波数との意味も含む。
【００１９】
パラメータＰをかかるエネルギーであるとした場合、ステレオ信号Ａの第１のモノラル信号Ｓのこのエネルギーの値がＥ１であり、修正ステレオ信号Ａ′の第１のモノラル信号Ｓ′のエネルギーの値がＥ２である。この場合、比率Ｅ２／Ｅ１が第２のパラメータＰ′の値Ｅ３を表す。Ｐ′は、修正ステレオ信号Ａ′がさらされるステレオ効果向上を特徴づける。その理由は、上記の所定周波数範囲に入る第１のモノラル信号Ｓの全ての周波数にステレオ効果向上器により適用された利得をＰ′が表し、Ｅ３がこの利得の値である。
【００２０】
上記の説明では単一周波数範囲のみの場合を説明したが、複数の周波数範囲を定めることも可能である。この場合、対応する信号の周波数スペクトルを多数の周波数範囲に分解する。各周波数範囲について、対応する信号のエネルギーを決定する。この場合、第１のモノラル信号Ｓ′に適用された利得が全ての周波数で一定でなく周波数に依存するものであることを考慮にいれることができる。これにより利得をより正確に決定することができ、音響的印象をよりよくすることができる。
【００２１】
上記のエネルギーを決定するため、アーティファクト除去器は、所定周波数範囲に入り、例えば所定閾値周波数より高い、対応する信号の全ての周波数のエネルギーを決定するように構成された２つのユニットを有する。このエネルギー決定部（ユニット）は、例えば、ＲＭＳ（二乗平均平方根）ブロックまたはそれと同等な装置である。
【００２２】
実験によれば、約４ｋＨｚと約８ｋＨｚの間の値を有する閾値周波数を用いることにより、良い結果が得られた。
【００２３】
第１のパラメータＰの値Ｅ１とＥ２により第２のパラメータＰ′の値Ｅ３を計算することができるので、第２のパラメータＰ′はステレオ信号Ａ′がさらされるステレオ効果向上を特徴づける。アーティファクト除去器は、このパラメータＰ′の値Ｅ３を用いることにより、言い換えると、第１のエネルギー決定部により得られた値Ｅ１と第２のエネルギー決定部により得られた値Ｅ２とを用いて、アーティファクトのないステレオ信号Ａ′′を発生することができる。
【００２４】
所定周波数範囲に入る全ての周波数の第１のモノラル信号Ｓにステレオ効果向上器により利得（例えば、線形利得）が適用された場合、アーティファクト除去器は、減衰器を用いて、同じ周波数範囲に入る第１のモノラル信号Ｓ′の全ての周波数をあるファクタだけ減衰することができる。このファクタを比率Ｅ２／Ｅ１であるとする。このアプローチにより、第１のモノラル信号Ｓ′の同じ周波数に適当な減衰を適用することにより、第１のモノラル信号Ｓの所定の周波数範囲の全ての周波数に適用される利得を補償することができる。例えば、第１のモノラル信号Ｓのこの周波数範囲に、ステレオ効果向上器により５ｄＢの利得が適用されている場合、この修正モノラル信号Ｓ′の周波数範囲を−５ｄＢだけ減衰する。正味の結果として、第１のモノラル信号Ｓのこの周波数範囲は、まったく変わっておらず、アーティファクトのアンマスキング（unmasking）を避ける。
【００２５】
その減衰器を、閾値周波数まで第１のモノラル信号Ｓのすべての周波数に単一の線形利得を適用し、閾値周波数において利得が低下する緩勾配フィルタ（shelving  filter）とすることができる。
【００２６】
本発明の上記その他の態様を、以下に説明する実施形態を参照して明らかにし、説明する。
【００２７】
図１は、先行技術によるステレオ効果向上器１を示す。デコーダ６は、分離部７の入力となるステレオオーディオ信号Ａを出力する。分離部７において、ステレオ信号Ａは中央／側方信号（mid/side  signals）、すなわち信号Ｓと信号Ｍに分離される。信号Ｓは線形利得Ｇを受けるが、一方信号Ｍはブースト（boost）されない。第２の分離部７′は、ブーストされたＳ信号と、Ｍ信号とを再結合して、修正ステレオオーディオ信号Ａ′を生成する。この修正ステレオ信号Ａ′は出力３に送られる。この出力３は、例えば、ラウドスピーカ、記憶装置等に接続されている。
【００２８】
図２は、本発明の一般的なコンセプトを示すブロック図である。復号されたステレオ信号Ａは、ステレオ効果向上器１に転送される。ステレオ効果向上器１は、２つのモノラル信号ＳとＭを発生する分離部７（図示せず）を含む。モノラル信号の１つだけを修正して、ステレオ出力信号Ａ′が、変化しないモノラル信号Ｍと修正されるモノラル信号Ｓ′から構成されるようにする。
【００２９】
アーティファクト除去器２は２つの入力を有する：第１の入力は修正されたステレオ信号Ａ′であり、第２の入力はステレオ信号Ａである。アーティファクト除去器２は、所定パラメータＰの２つの値Ｅ１とＥ２を決定する：ステレオ信号Ａの値Ｅ１と修正ステレオ信号Ａ′の値Ｅ２である。これら２つの値Ｅ１とＥ２は、アーティファクト除去器２により使用され、アーティファクトのない信号Ａ′′を発生する。オーディオシステムは出力３を有し、Ａ′′を出力する。
【００３０】
図３は、アーティファクト除去器２の詳細なブロック図である。復号されたステレオ信号Ａは、分離部７′′の入力となる。ステレオ信号Ａは、ステレオ効果向上プロセスをまだ受けていない。分離部７′′は、ステレオ信号ＡをＭ信号とＳ信号に分離する。分離部７′′はＳ信号を出力する。分離部７′′により生成されたＭ信号は、アーティファクトのないステレオ信号を発生する目的では使用されないので、これ以上は説明しない。
【００３１】
復号ステレオ信号Ａ′は、前にステレオ効果向上されており（図示せず）、分離部７に入力される。分離部７は、可聴アーティファクトを有する信号Ｓ′を発生する。さらに、分離部７はＭ信号を発生し、そのＭ信号は分離部７′に直接入力され、分離部７′がＭ信号を対応する信号Ｓ′′と再結合する。これについては以下に説明する。
【００３２】
分離部７と７′′により生成されるＳ信号Ｓ′とＳは、同一のハイパスフィルタ８′と８にそれぞれ入力される。これらのフィルタ８と８′は、それぞれ６ｋＨｚの閾値周波数を有する。その後、２つのＳ信号はＲＭＳブロック４と４′により分析される。
【００３３】
ＲＭＳブロック４は、６ｋＨｚの閾値周波数より高いすべての周波数のステレオ効果向上信号Ｓ′のエネルギーＥ２を決定する。対応して、ＲＭＳブロック４′は、同じ６ｋＨｚの閾値周波数より高いすべての周波数のステレオ信号Ａに由来する信号ＳのエネルギーＥ１を決定する。
【００３４】
比較部９は、ステレオ信号Ａ′が受けたステレオ効果向上プロセスを表す別のパラメータＰ′の値Ｅ３を計算するため、２つの値Ｅ１とＥ２を有する。この場合、Ｅ３は信号Ａにステレオ効果向上器により適用された利得を表す比率Ｅ２／Ｅ１に等しい。比率Ｅ２／Ｅ１を計算して、減衰器５により信号Ｓ′を減衰するのに必要な減衰率を決定することができる。減衰器５は減衰されたＳ信号Ｓ′′を発生する。
【００３５】
減衰器５による減衰後の正味の結果は、復号されたステレオ信号の信号Ｓが、信号Ｓ′′と、６ｋＨｚを越えるすべての周波数で同じであることである。これにより、確実に、Ｓ信号の増幅によりアーティファクトのアンマスキング（unmasking）が可聴なものとならないようにする。
【００３６】
任意的な高音域補償部１０を追加して、Ｓ′を利得Ｇだけ増幅する。ステレオシステムの一部である高音域補償部１０は、アーティファクトのないステレオ信号Ａ′′の出力３を有する。そのステレオ信号Ａ′′は変化しないＭ信号とＳ′′により構成されている。
【００３７】
図４は、図１に対応する、アーティファクトのないステレオ効果向上器のブロック図である。デコーダ６は、ステレオ効果向上器１に入力されるステレオ信号Ａを出力する。ステレオ効果向上器１は、２つのモノラル信号ＭとＳを発生する分離部７′を有する。Ｓに適用される線形利得ではなく、このモノラル信号はシェルビングフィルタ（shelving  filter）１１に入力される。このフィルタ１１は、閾値周波数より低い全ての周波数に線形利得を適用する。この場合、この閾値周波数は６ｋＨｚである。さらに、フィルタ１１は、閾値周波数より高い周波数に対して、ブーストが急に減少する。第２の分離部７′はモノラル信号Ｓ′とＭとを用い、アーティファクトのないステレオ信号Ａ′を発生し、出力３から出力する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】線形利得をＳ信号に適用する、先行技術で知られたステレオ効果向上器を示す。
【図２】一般的なソリューションのブロック図である。
【図３】アーティファクト除去器の詳細なブロック図である。
【図４】アーティファクトのないステレオ効果向上器のブロック図である。
【符号の説明】
【００３９】
１    ステレオ効果向上器
２    アーティファクト除去器
３    出力
４    エネルギー決定部
５    減衰器
６    デコーダ
７    分離部
８    ハイパスフィルタ
９    比較部
１０    高音域補償部
１１  ステレオ効果向上シェルビングフィルタ
Ａ    復号されたステレオ信号
Ａ′  修正されたステレオ信号
Ｓオーディオ信号Ａが分離される第１のモノラル信号
Ｍ    オーディオ信号Ａが分離される第２のモノラル信号
Ｓ′    オーディオ信号Ａ′が分離される第１のモノラル信号
Ｍ′  オーディオ信号Ａ′が分離される第２のモノラル信号
Ｇ    利得
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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2007538284.tif 000009
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