(57)【要約】  マルチチャネル音声信号を符号化するように構成される音声符号化器であって、第１及び第２音声信号x1、x2の合成された表現である主要信号部分m及び残余信号部分sを発生させる符号化器合成モジュールECMであって、前記主要及び残余信号部分m、sが、前記第１及び第２音声信号x1、x2に数学的手順を適用することによって得られ、前記数学的手順が、前記第１及び第２音声信号の空間特性の記述を含む第１空間パラメータSP1を含む、符号化器合成モジュールと、パラメータ発生器PGであって、第２空間パラメータSP2を含む第１パラメータ群PS1、及び、第３空間パラメータSP3を含む第２パラメータ群PS2、を発生させるパラメータ発生器PGと、出力発生器であって、前記主要信号部分m及び前記第１パラメータ群PS1を含む第１出力部分OP1、及び、前記残余信号部分s及び前記第２パラメータ群PS2を含む第２出力部分OP2、を含む符号化出力信号を発生させる出力発生器と、を備える音声符号化器が開示される。好ましい実施例において、数学的手順は、２次元信号回転を含み、第３空間パラメータSP3が、第２パラメータSP2と第１空間パラメータSP1との間の差を含む。好ましい実施例は、複数の相互接続された符号化器合成モジュールを含み、これにより、例えば６つの独立した5.1フォーマット音声信号は、単一又は複数の主要信号部分、ある数のパラメータ群、及び残余信号部分に符号化され得る。出力ビットストリームにおいて、第１出力部分は、ベースレイヤーに含まれる一方で、第２出力部分は、洗練レイヤーに含まれる。透過音声信号品質は、両方のレイヤーを用いる復号器によって達成され得る一方で、許容される品質が、ベースレイヤーデータのみを用いることによって復号器によって達成され得る。従って、スケーラブルな空間音声符号化が提供されている。
2008535014.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチチャネル音声信号を符号化するように構成される音声符号化器であって、
−第１及び第２音声信号の合成された表現である主要信号部分及び残余信号部分を発生させる符号化器合成モジュールであって、前記主要及び残余信号部分が、前記第１及び第２音声信号に数学的手順を適用することによって得られ、前記数学的手順が、前記第１及び第２音声信号の空間特性の記述を含む第１空間パラメータを含む、符号化器合成モジュールと、
−パラメータ発生器であって、
−第２空間パラメータを含む第１パラメータ群、及び
−第３空間パラメータを含む第２パラメータ群、
を発生させるパラメータ発生器と、
−出力発生器であって、
−前記主要信号部分及び前記第１パラメータ群を含む第１出力部分、及び
−前記残余信号部分及び前記第２パラメータ群を含む第２出力部分、
を含む符号化出力信号を発生させる出力発生器と、
を備える音声符号化器。
【請求項２】
前記第３空間パラメータが、前記第２空間パラメータと前記第１空間パラメータとの間の差を含む、請求項１に記載の音声符号化器。
【請求項３】
前記第２空間パラメータが、コーヒレントに基づくパラメータを含む、請求項１に記載の音声符号化器。
【請求項４】
前記第３空間パラメータが、コーヒレントに基づくパラメータと相関に基づくパラメータとの間の差を含む、請求項１に記載の音声符号化器。
【請求項５】
前記残余信号部分が、前記第１及び第２音声信号の間の差を含む、請求項１に記載の音声符号化器。
【請求項６】
前記符号化器合成モジュールが、前記主要および残余信号部分を、これらの信号部分が、前記第１および第２音声信号よりも相関していないように発生させる、請求項１に記載の音声符号化器。
【請求項７】
第３、第４、第５、及び第６音声信号を受信し、これらの信号を前記第１及び第２音声信号とともにダウンミックスし、これらの信号に応答して前記第１及び第２出力部分を発生させるように更に構成される、請求項１に記載の音声符号化器。
【請求項８】
符号化信号に基づきマルチチャネル音声信号を発生させる音声復号器であって、
−主要信号部分、残余信号部分、並びにパラメータの第１及び第２群に基づき、第１及び第２音声信号を発生させる復号器合成ユニットであって、前記パラメータの第１及び第２群が、前記第１及び第２音声信号の空間特性の記述を含み、前記残余信号部分及び第２空間パラメータが、前記第１および第２音声信号を発生させるのに用いられる混合マトリクスを決定するのに関与される、復号器合成ユニット、
を備える音声復号器。
【請求項９】
前記復号器が、前記主要信号部分を受信し、これに応答して非相関化された主要信号部分を発生させる非相関化器を含む、請求項８に記載の音声復号器。
【請求項１０】
前記残余信号部分及び前記非相関化された主要信号部分の加算が、前記混合マトリクスを決定するのに関与される、請求項９に記載の音声復号器。
【請求項１１】
前記復号器が、前記非相関化された主要信号部分を前記残余信号部分に加える前に、前記非相関化された主要信号部分を減衰する減衰器を含む、請求項１０に記載の音声復号器。
【請求項１２】
パラメータの第１及び第２群の複数の群並びに複数の残余信号部分を受信し、これにより、これらの信号に応答して複数の群の第１及び第２音声信号を発生させるように構成される、請求項８に記載の音声復号器。
【請求項１３】
復号器が、パラメータの第１及び第２群の３つの群と３残余信号部分を受信し、これにより、これらの信号に応答して３つの群の第１及び第２音声信号を生成するように構成される、請求項１２に記載の音声復号器。
【請求項１４】
マルチチャネル音声信号を符号化する方法であって、
１）第１及び第２音声信号の合成された表現である主要信号部分及び残余信号部分を発生させるステップであって、前記主要及び残余信号部分が、前記第１及び第２音声信号に数学的手順を適用することによって得られ、前記数学的手順が、前記第１及び第２音声信号の空間特性の記述を含む第１空間パラメータを含む、ステップと、
２）第２空間パラメータを含む第１パラメータ群を発生させるステップと、
３）第３空間パラメータを含む第２パラメータ群を発生させるステップと、
４）前記主要信号部分及び前記第１パラメータ群を含む第１出力部分、並びに前記残余信号部分及び前記第２パラメータ群を含む第２出力部分、を含む符号化出力信号を発生させるステップと、
を含む方法。
【請求項１５】
符号化信号に基づきマルチチャネル音声信号を発生させる方法であって、
１）主要信号部分、残余信号部分、並びに第１及び第２音声信号の空間特性の記述を含むパラメータの第１及び第２群、を含む前記符号化信号を受信するステップと、
２）前記残余信号部分及び前記第２空間パラメータ群に基づき、混合マトリクスを決定するステップと、
３）前記決定された混合マトリクスに基づき、前記第１および第２音声信号を発生させるステップと、
を含む方法。
【請求項１６】
前記主要信号部分を非相関化させ、これに応答して非相関化された主要信号部分を発生させるステップを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記残余信号部分及び前記非相関化主要信号部分を加えるステップを更に含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記混合マトリクスを決定するステップが、前記加えられた残余信号部分及び前記非相関化主要信号部分に基づく、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
パラメータの第１及び第２群の複数の群並びに複数の残余信号部分を受信し、これにより、これらの信号に応答して複数の群の第１及び第２音声信号を発生させるステップを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
パラメータの第１及び第２群の３つの群と３つの残余信号部分を受信し、これにより、これらの信号に応答して３つの群の第１及び第２音声信号を生成するステップを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
主要信号部分、並びに第１及び第２音声信号の空間特性の記述を含む第１パラメータ群、を含む第１信号部分と、
残余信号部分、並びに第１及び第２音声信号の空間特性の記述を含む第２パラメータ群、を含む第２信号部分と、
を含む符号化マルチチャネル音声信号。
【請求項２２】
請求項２１に記載の信号を記憶させた記憶媒体。
【請求項２３】
請求項１４に記載の方法を実行するように構成される計算機実行可能プログラムコード。
【請求項２４】
請求項２３に記載の計算機実行可能プログラムコードを含む計算機読み取り可能記憶媒体。
【請求項２５】
請求項１５に記載の方法を実行するように構成される計算機実行可能プログラムコード。
【請求項２６】
請求項２５に記載の計算機実行可能プログラムコードを含む計算機読み取り可能記憶媒体。
【請求項２７】
請求項１に記載の符号化器を備える装置。
【請求項２８】
請求項８に記載の復号器を備える装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高音質音声符号化の分野に関する。特に、本発明は、マルチチャネル音声データの高音質音声符号化の分野に関する。より特に、本発明は、マルチチャネル音声データを符号化及び復号する符号化器及び復号器並びに方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くのマルチチャネル機器構成／セットアップが可能であるものの、5.1機器構成／セットアップが、最も普及している（図１も参照）。通常のマルチチャネル5.1セットアップは、５つのスピーカ、すなわち左フロント(Lf)、右フロント(Rf)、センタ(C)、左サラウンド(Ls)、及び右サラウンド(Rs)のスピーカ、並びにこれらを補完する、任意の角度で配置される追加的なLFE（低周波数エンハンス）スピーカからなる。過去において、5.1マルチチャネル音声データなどのマルチチャネル音声データを圧縮するいくつかの対策が検討されてきた。簡単な概略は以下に与えられる。
【０００３】
MPEG-2音声規格である、「ISO/IEC  13818-3:1998  Information  technology−動画信号及び付随する音声信号のはん用符号化―第3部：音声」においては、マルチチャネル音声を符号化する規定であって、一方でＭＰＥＧ−１音声への後方互換性を維持している規定が定められ、「ISO/IEC  11172-3:1993  Information  technology--ディジタル記録媒体のための動画信号及び付随する音声信号の1.5Mbit/s  符号化―第3部：音声」は、モノ及びステレオ音声の符号化に関してのみ提供する。後方互換性は、ＭＰＥＧ−１ビットストリームのデータ部分に配置されるマルチチャネルコンテンツから導出される基本ステレオ信号を形成することによって、達成される。３つの追加的な信号は、この場合、ＭＰＥＧ−１ビットストリームの補助データ部分に配置される。この技術は、マトリクシングと称される。ＭＰＥＧ−１音声復号器は、ビットストリームから意味のあるステレオ信号(Lo、Ro)を発生し得る一方で、ＭＰＥＧ−２音声復号器は、追加的なチャネルを抽出し、５つの入力チャネルの復号されたものを再構築し得る。後方互換性は、高ビットレートの犠牲により生じられる。通常、ＭＰＥＧ−２レイヤーIIを用いた５チャネルのマテリアルに関して高音声品質を得るためには、640kbit/sのビットレートが必要とされる。
【０００４】
MPEG-2  Advanced  Audio  Coding  (AAC)、ISO/IEC  TR  13818-5:1997/Amd  1:1999  Advanced  Audio  Coding(AAC)において、マルチチャネル音声は、非後方互換性形式で符号化される。このことは、符号器に対してより自由を可能にし、640kbit/sのMPEG-2  Layer  IIと比較して、より高い音声品質（透過性）が320kbit/sのビットレートで達成され得るという有利な点を有する。5(.1)チャネル機器設定において、ＡＡＣは、Mid-Side(MS)ステレオツール：(Lf、Rf)及び(Ls、Rs)を用いることによって、聴取者に対称であるチャネル対を符号化し得る。センタ(C)及び（追加的な）LFEチャネルは、別々に符号化される。代替的に、インテンシティステレオ（ＩＳ）符号化は、いくつかの音声チャネルを１つのチャネルに合成するために用いられ得、追加的に、各チャネルに対してスケーリング情報を提供する。
【０００５】
パラメトリックマルチチャネル音声符号化において、知覚的に関連するキュー(cue)（すなわち空間パラメータ）、例えばチャネル間インテンシティ差異（ＩＩＤ）、チャネル間時間差異（ＩＴＤ）、及びチャネル間コーヒレント（ＩＣＣ）などは、マルチチャネル信号におけるチャネル間で測定される。空間パラメータのより詳細な記載は、Christof  Faller:  "Coding  of  Spatial  Audio  Compatible  with  Different  Playback  Formats",  AES  Convention  Paper,  AES  117th  Convention,  San  Francisco,  USA,  2004  October  28-31において確認される。更に、マルチチャネル表現は、標準モノ又はステレオ符号化器を用いて符号化され得るステレオ又はモノ信号へダウンミックスされる。重要な要件は、ステレオ又はステレオダウンミックスが、十分な音声品質である、例えば、少なくともITU-R勧告BS.775-1ダウンミックスと同程度であるべきであることである。したがって、伝送される情報は、モノ又はステレオ信号の符号化されたもの及び空間パラメータを含む。モノ又はステレオダウンミックスは、元のマルチチャネル音声信号を符号化するのに必要とされるよりも大幅に低いビットレートで符号化され、空間パラメータは、非常に小さい伝送帯域を必要とする。したがって、ダウンミックス及び空間パラメータは、全てのチャネルが符号化される場合に必要とされるビットレートの一部のみである全体ビットレートで符号化され得る。パラメトリック復号器は、伝送されるモノ又はステレオダウンミックス及び空間パラメータから元のマルチチャネル音声信号の高品質に近似するものを生成する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、高効率を提供し、高信号品質を提供し、且つ同時に後方互換性を有する符号化信号を提供するスケーラブルマルチチャネル音声信号符号化器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１態様によると、本発明は、マルチチャネル音声信号を符号化するように構成される音声符号化器であって、第１及び第２音声信号の合成された表現である主要信号部分及び残余信号部分を発生させる符号化器合成モジュールであって、前記主要及び残余信号部分が、前記第１及び第２音声信号に数学的手順を適用することによって得られ、前記数学的手順が、前記第１及び第２音声信号の空間特性の記述を含む第１空間パラメータを含む、符号化器合成モジュールと、パラメータ発生器であって、第２空間パラメータを含む第１パラメータ群、及び第３空間パラメータを含む第２パラメータ群、を発生させるパラメータ発生器と、出力発生器であって、前記主要信号部分及び前記第１パラメータ群を含む第１出力部分、及び、前記残余信号部分及び前記第２パラメータ群を含む第２出力部分、を含む符号化出力信号を発生させる出力発生器と、を備える音声符号化器を提供する。
【０００８】
符号化器合成モジュールにおいて、第１及び第２音声信号は、主要及び残余部分に合成される。「主要及び残余信号部分」によって、２つの音声信号は、主要信号が、第１及び第２音声信号の主要部分すなわち主な部分を含む一方で、残余信号が、第１及び第２音声信号の残余すなわちあまり重要でない部分を含むことを理解される。「空間パラメータ」によって、数学的に表現されるとともに、信号対の１つ又は複数の空間特性に基づく又はから導出されるパラメータが理解される。計算され得る斯様な空間特性の非包括的なリストは、チャネル間インテンシティ差異（ＩＩＤ）、チャネル間時間差異（ＩＴＤ）、及びチャネル間コーヒレント（ＩＣＣ）である。前記符号化器合成モジュールは、主要及び残余信号部分を、これらの信号部分が第１及び第２音声信号よりあまり相関しないように、発生させることが好ましい。好ましくは、主要及び残余信号部分は、これらの信号が、相関しない、すなわち直交するように、又は少なくともこれら信号が、可能な限り相関しないようにあるべきように、発生される。
【０００９】
残余信号部分は、ビットストリームで表現され、よって非常に限られた量のビットレートのみを必要とするようにするために、出力ビットストリームに変換される前に、ローパスフィルタ処理され得る。このようなローパスフィルタ処理のカットオフ周波数は、500Hzから10kHzの区間の間、例えば2kHzであり得る。
【００１０】
符号化器合成モジュールは、上述されるように２つの音声信号を１つの主要信号に合成する代わりに、第１、第２、及び第３音声信号を、第１及び第２主要信号部分に合成するように構成され得る。
【００１１】
第１の態様による符号化器は、第１及び第２音声信号のスケーラブルな符号化表現を提供する。第１出力部分又はベースレイヤー部分を用いると、既存の符号化器を用いて、第１及び第２音声信号を、容認できる生じる音声品質に復号することが可能である。しかし、第２出力部分、すなわち洗練されたレイヤー(refined  layer)部分を活用することが可能である復号器を用いることによって、より高い信号品質を得ることが可能である。したがって、第２出力部分は、任意追加的としてみられ得、可能な最良な音声品質が所望である場合にのみ必要である。
【００１２】
好ましい実施例において、残余信号部分が、前記第１及び第２音声信号の間の差を含む。残余信号部分は、前記第１及び第２音声信号の間の差として正確に規定され得る。
【００１３】
好ましい実施例において、数学的手順は、２次元信号空間における回転を含む。
【００１４】
第３空間パラメータは、第２空間パラメータ及び第１空間パラメータ間の差を含み得る。第３空間パラメータは、差分符号化を含み得る。
【００１５】
第２空間パラメータは、コーヒレントに基づくＩＣＣパラメータを含み得る。第３空間パラメータは、コーヒレントに基づくＩＣＣパラメータ及び相関に基づくＩＣＣパラメータ間の差を含み得る。好ましい実施例において、第２空間パラメータが、コーヒレントに基づくパラメータを含む一方で、第３空間パラメータが、第２空間パラメータと相関に基づくパラメータとの間の差を含む。
【００１６】
前記符号化器は、第３、第４、第５、及び第６、又はより更なる音声信号を、これらの音声信号を前記第１及び第２音声信号とともに合成することによって、第１の態様の原理に従い符号化し、これらの信号に応答して前記第１及び第２出力部分を発生させるように更に構成され得る。好ましくは、斯様な符号化器は、複数の符号化合成モジュールを含む構成を用いることによって5.1音声信号を符号化するように構成される。原則的に、第１態様に従う符号化器の原理は、いかなるマルチチャネルフォーマット音声データを符号化するのにも用いられ得る。
【００１７】
第２態様において、本発明は、符号化信号に基づきマルチチャネル音声信号を発生させる音声復号器であって、主要信号部分、残余信号部分、並びに第１及び第２空間パラメータ群に基づき、第１及び第２音声信号を発生させる復号器合成モジュールであって、前記空間パラメータが、前記第１及び第２音声信号の空間特性の記述を含み、前記残余信号及び第２空間パラメータが、前記第１および第２音声信号を発生させるのに用いられる混合マトリクスを決定するのに関与する、復号器合成モジュール、を備える音声復号器を提供する。
【００１８】
第１態様と関連して説明されるように、既存の復号器は、主要信号部分及び第１空間パラメータのみを活用することによって、本発明に従う符号化器からの符号化出力信号を復号するように用いられ得る。しかし、第２態様に従う復号器は、符号化処理に含まれる符号化合成に対して一様に逆である混合マトリクスを決定するために、第２符号化出力部分、すなわち残余信号部分及び空間パラメータを活用することが可能であり得、したがって、第１及び第２音声信号の完全な再生成が獲得され得る。
【００１９】
好ましい実施例において、前記復号器は、前記主要信号部分を受信する非相関化器であって、これに応答して非相関化された主要信号部分を発生させる非相関化器を含む。好ましくは、前記残余信号部分及び前記非相関化された主要信号部分の加算が、前記混合マトリクスを決定するのに関与される。前記復号器は、前記非相関化された主要信号部分を前記残余信号部分に加える前に、前記非相関化された主要信号部分を減衰する減衰器を含み得る。
【００２０】
好ましい実施例において、前記混合マトリクスは、２次元信号空間における回転を、主要及び残余信号部分に適用する。
【００２１】
復号器は、パラメータの第１及び第２群の複数の群並びに複数の残余信号部分を受信し、これにより、これらの信号に応答して複数の群の第１及び第２音声信号を発生させるように構成され得る。好ましい実施例において、復号器は、パラメータの第１及び第２群の３つの群と３つの残余信号部分を受信し、これにより、これらの信号に応答して３つの群の第１及び第２音声信号を生成するように構成される。この実施例において、復号器は、5.1フォーマット又は他のマルチチャネルフォーマットになどに従い、６つの独立した音声チャネルを生成し得る。
【００２２】
好ましい実施例において、復号器は、復号器が２つより多い音声信号を表す符号化信号を復号するのを可能にするように、適切な構成で配置される複数の１対２チャネル混合マトリクスを含む。例えば、復号器は、６つ音声信号を生成し、例えば符号化された5.1音声信号を復号するように構成される５つの混合マトリクスの構成を含み得る。
【００２３】
第３態様において、本発明は、マルチチャネル音声信号を符号化する方法であって、
１）第１及び第２音声信号の合成された表現である主要信号部分及び残余信号部分を発生させるステップであって、前記主要及び残余信号部分が、前記第１及び第２音声信号に数学的手順を適用することによって得られ、前記数学的手順が、前記第１及び第２音声信号の空間特性の記述を含む第１空間パラメータを含む、ステップと、
２）第２空間パラメータを含む第１パラメータ群を発生させるステップと、
３）第３空間パラメータを含む第２パラメータ群を発生させるステップと、
４）前記主要信号部分及び前記第１パラメータ群を含む第１出力部分、並びに前記残余信号部分及び前記第２パラメータ群を含む第２出力部分、を含む符号化出力信号を発生させるステップと、
を含む方法を提供する。
【００２４】
第１態様に関連して説明されるのと同一の有利な点及びコメントは、第３態様に適用される。
【００２５】
第４態様において、本発明は、符号化信号に基づきマルチチャネル音声信号を発生させる方法であって、
１）主要信号部分、残余信号部分、並びに第１及び第２音声信号の空間特性の記述を含む第１及び第２空間パラメータ、を含む前記符号化信号を受信するステップと、
２）前記残余信号部分及び第２空間パラメータ群に基づき、混合マトリクスを決定するステップと、
３）前記決定された混合マトリクスに基づき、前記第１および第２音声信号を発生させるステップと、
を含む方法を提供する。
【００２６】
前記方法は、前記主要信号部分を非相関化させ、これに応答して非相関化された主要信号部分を発生させるステップを含み得る。前記方法は、前記残余信号部分及び前記非相関化主要信号部分を加えるステップを更に含み得る。前記混合マトリクスを決定するステップが、前記加えられた残余信号部分及び前記非相関化主要信号部分に基づき得る。
【００２７】
好ましくは、前記方法は、パラメータの第１及び第２群の複数の群並びに複数の残余信号部分を受信し、これにより、これらの信号に応答して複数の群の第１及び第２音声信号を発生させるステップを含む。好ましい実施例において、前記方法は、パラメータの第１及び第２群の３つの群と３つの残余信号部分を受信し、これにより、これらの信号に応答して３つの群の第１及び第２音声信号を生成するステップを含む。この実施例において、前記方法は、5.1マルチチャネルフォーマット又は同等なものなどの６つの独立した音声チャネルを生成することが可能である。
【００２８】
第２態様に対して説明されるのと同一の有利な点及びコメントは、第４態様に適用される。
【００２９】
第５態様において、本発明は、主要信号部分と、第１及び第２音声信号の空間特性の記述を含む第１パラメータ群とを含む第１信号部分と、残余信号部分と、第１及び第２音声信号の空間特性の記述を含む第２パラメータ群とを含む第２信号部分と、を含む符号化マルチチャネル音声信号を提供する。
【００３０】
第５態様に従う音声信号は、第１態様に関連して説明されるのと同一の有利な点を提供する。なぜなら、この信号は、第１態様に従う符号化器からの符号化出力信号と同一であるからである。したがって、第５態様に従う符号化マルチチャネル音声信号は、スケーラブル信号である、なぜなら、ベースレイヤーに関して適合された第１信号部分は必須である一方で、洗練されたレイヤーに関して適合された第２信号部分は選択的であり、選択的な信号品質に関してのみ必要とされるからである。
【００３１】
第６態様において、本発明は、第５態様に記載の信号を記憶させた記憶媒体を提供する。記憶媒体は、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ、ＤＶＤ、ＳＤカード、メモリースティック、及びメモリチップなどであり得る。
【００３２】
第７態様において、本発明は、第１態様に記載の方法を実行するように構成される計算機実行可能プログラムコードを提供する。
【００３３】
第８態様において、本発明は、第７態様に記載の計算機実行可能プログラムコードを含む計算機読み取り可能記憶媒体を提供する。記憶媒体は、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ、ＤＶＤ、ＳＤカード、メモリースティック、及びメモリチップなどであり得る。
【００３４】
第９態様において、本発明は、第４態様に記載の方法を実行するように構成される計算機実行可能プログラムコードを提供する。
【００３５】
第１０態様において、本発明は、第９態様に記載の計算機実行可能プログラムコードを含む計算機読み取り可能記憶媒体を提供する。記憶媒体は、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ、ＤＶＤ、ＳＤカード、メモリースティック、及びメモリチップなどであり得る。
【００３６】
第１１態様において、本発明は、第１の態様に従う符号化器を含む装置を提供する。前記装置は、例えばサラウンド音声アンプ、サラウンド音声レシーバ、及びＤＶＤプレーヤ／レコーダなどのホームエンターテイメントオーディオ機器などでありえる。原理的に、前記装置は、例えば5.1フォーマットなどのマルチチャネル音声データを扱うことが可能であるいかなる音声装置でもあり得る。
【００３７】
第１２態様において、本発明は、第２の態様に従う復号器を含む装置を提供する。前記装置は、例えばサラウンド音声アンプ、サラウンド音声レシーバ、Ａ／Ｖレシーバ、セットトップボックス、及びＤＶＤプレーヤ／レコーダなどのホームエンターテイメントオーディオ機器などでありえる。
【００３８】
第５態様に従う信号は、伝送チェーンを介した伝送に適している。このような伝送チェーンは、前記信号を記憶するサーバ、前記信号の配信用のネットワーク、及び前記信号を受信するクライアントを含み得る。クライアント側は、例えば、コンピュータ、Ａ／Ｖレシーバ、セットトップボックス、等のハードウェアを有し得る。したがって、第５態様に従う信号は、デジタルビデオ放送、デジタルオーディオ放送、又はインターネットラジオ等の伝送に適している。
【００３９】
上述の態様の全ては、第１及び第２音声信号が、全帯域幅信号であり得ることを理解され得る。任意追加的に、第１及び第２音声信号は、それぞれの全帯域幅音声信号のサブバンド表現を表す。言い換えれば、本発明に従う信号処理は、全帯域幅信号に適用され得る、又はサブバンド毎に適用され得る。
【００４０】
以下において、本発明は、添付の図面を参照にしてより詳細に説明される。
【００４１】
本発明が様々な変形態様及び代替形式に従い得る一方で、特定の実施例が、例として図面に示されており、以下に詳細に説明される。しかし、本発明が開示される特定の形式に制限されるようには意図されないことを理解されるべきである。むしろ、本発明は、添付の請求項によって規定される本発明の精神及び範囲に含まれる全ての変形態様、同等な物、代替態様を含むこととされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
図１は、独立した音声信号を受信する５つのスピーカC、Lf、Ls、Rf及びRsの中央に位置される聴取人物LPを含む、通常の5.1マルチチャネル音声設定の概略図を示す。これらは、聴取人物LPに空間的な音声の印象を生じさせるために提供される。加えて、5.1セットアップは、個別のサブウーハーLFE信号を提供する。したがって、このようなマルチチャネルセットアップに関する完全な信号表現は、合計６つの独立した音声チャネルを必要とし、つまり、大きなビットレートが、このようなシステムに関する音声信号を完全な音声品質で表現するために必要である。以下に、低ビットレートで、5.1システムにおいて高音声品質を提供することが可能である、本発明の実施例が説明される。
【００４３】
図２は、本発明に従う2-1符号化器合成ユニットＥＵを示す。第１及び第２音声信号x1、x2は、符号化器合成モジュールＥＣＭに入力され、符号化器合成モジュールＥＣＭにおいて、第１及び第２音声信号x1、x2を合成するとともに主要信号部分m及び残余部分sを含む第１及び第２音声信号x1、x2のパラメトリック表現を生成するために、好ましくは信号回転を含む数学的手順が、第１及び第２音声信号x1、x2に実行される。第１空間パラメータSP1、すなわち第１及び第２音声信号x1、x2の空間的信号特性を記述するパラメータは、数学的符号化合成手順に含まれる。
【００４４】
パラメータ発生器ＰＧは、第１及び第２音声信号x1、x2に基づき、第１及び第２パラメータ群PS1、PS2を生成する。第１パラメータ群PS1は、第２空間パラメータSP1を含み、第２パラメータ群PS２は、第３空間パラメータSP3を含む。符号化出力信号は、主要信号部分m及び第１パラメータ群PS１を含む第１出力部分OP1を含む一方で、第２出力部分OP2は、残余信号部分s及び第２パラメータ群PS2を含む。
【００４５】
第１空間パラメータSP1に対しての、第２及び第３空間パラメータSP2及びSP3の適切な選択により、復号器側において、符号化器合成又は回転手順の逆順を実行することが可能であり、よって、第１及び第２音声信号x1、x2は、透過的に復号され得る。
【００４６】
好ましくは、符号化器は、第１出力部分を、出力ビットストリームのベースレイヤーに加える一方で、第２出力部分は、出力ビットストリームの洗練レイヤーに加えられる。復号ステップにおいて、低減された信号品質が許容される場合、ベースレイヤーのみを使用することが可能である一方で、可能な最良な信号品質は、洗練レイヤーも復号処理に含まれる場合に達成され得る。
【００４７】
説明される符号化原理は、完全な後方互換性を有するスケーラブルハイブリッドマルチチャネル音声符号化器を提供する。復号器は、以下の状況に関して使用され得る：１）復号モノ又はステレオ信号のみ、２）残余信号を使用しない復号マルチチャネル出力、及び３）残余信号を使用する復号マルチチャネル出力。
【００４８】
以下において、符号化器合成モジュール及び空間パラメータの好ましい実施例が説明される。好ましい符号化器合成モジュールは、
【数１】
2008535014.tif 000003
に従い、回転された信号の合計の振幅を最大化することによって、第１及び第２音声信号x1、x2を、主要信号部分m及び残余信号部分sに合成する。
【００４９】
sccorrに含まれる振幅回転係数は、ＩＣＣ及びＩＩＤから導出され、すなわち、これらは、第１及び第２音声信号x1、x2の空間特性に基づく。これらの振幅回転係数は、好ましくは、
2008535014.tif 000004
に従い計算される。
【００５０】
残余信号sは、x1及びx2の間の差であるように選択される。このマトリクスは、sccorrが０であり得ないので、常に可逆であり、つまり、このことは、sccorrが既知である限りは、完全な再構築が達成され得ることを意味することを注意されたい。定数sccorr,maxを取得するのに適した値は、1.2である。
【００５１】
復号器においてsccorrを導出するために、第２パラメータ群PS２は、コーヒレント及び相関パラメータの間の差を有することが好ましく、したがって、スケーラブルなビットストリームにおいて洗練レイヤーにおいて対応する残余信号sと一緒に伝送される。第１パラメータ群PS１は、コーヒレントパラメータ又は相関パラメータの一方を含み、主要信号部分mと一緒にベースレイヤーにおいて伝送されるように選択される。
【００５２】
残余信号sが復号器に対して入手可能である場合、sccorrの計算を促進する相関パラメータが導出され、数式１の混合マトリクスの逆の関数：
2008535014.tif 000005
が決定される。
【００５３】
別の好ましい実施例において、符号化器合成モジュールは、主成分分析（ＰＣＡ）に基づくものであり、第１及び第２音声信号x1、x2を、
2008535014.tif 000006
に従い混合し、ここで、好ましい係数αは、
2008535014.tif 000007
に従いＩＣＣ及びＩＩＤに基づく。
【００５４】
洗練レイヤーに含まれるべき第２パラメータ群PS２の符号化に関する好ましい選択肢は、
１）ベースレイヤーにおけるコーヒレントパラメータとは独立した相関パラメータの時間又は周波数差分符号化、
２）ベースレイヤーにおけるコーヒレントパラメータに関する相関パラメータの差分符号化（例えば、ΔＩＣＣ＝ICCcorrelation-ICCcoherence）、
ここで、１及び２の合成は、どちらが最低ビット量を必要とするかに依存する、
３）図３及び４は、符号化されたモノ信号への符号化合成に基づく5.1フォーマット符号化器及び対応する5.1復号器それぞれの好ましい機器構成を例示する。図５及び６は、符号化ステレオ信号への符号化合成に基づく、代替的な5.1フォーマット符号化器及び対応する復号器のそれぞれを示す。
【００５５】
図３は、６つの独立した音声信号lf、ls、rf、rs、co、lfeのモノ信号mへの合成に基づく符号化構成を示し、例えば６つの音声信号は、5.1フォーマットにおけるにおける信号lf、ls、rf、rs、co、lfeを表す。符号化器は、前述されるような５つの符号化合成ユニットＥＵを含み、これらのユニットＥＵは、６つの信号lf、ls、rf、rs、co、lfeを単一のモノ信号mへ連続的に合成するように構成される。初期セグメント化及び変換ステップＳＴは、符号化合成の前に信号対に対して実行される。このステップＳＴは、時間−ドメイン音声信号を重複するセグメントにセグメント化するステップと、その後、これらの重複する時間−ドメインセグメントを（大文字で示される）周波数ドメイン表現に変換するステップと、を含む。
【００５６】
セグメント化及び変換ステップＳＴの後で、２つの左チャネルLf及びLsは、主要信号部分L、第１及び第２パラメータ群PS１a、PS１b、及び残余信号ResLに合成される。２つの右のチャネルRf及びRsは、主要信号部分R、第１及び第２パラメータ群PS２a、PS２b、並びに残余信号ResRに合成される。生じる主要信号部分L及びRは、その後、主要信号部分LR、残余信号部分ResLR、並びに第１及び第２パラメータPS4a及びPS4bに合成される。中央信号C0及びサブウーハーチャネルLFEは、主要信号部分C、第１及び第２パラメータPS3a、PS3b、並びに残余信号ResCに合成される。最終的に、主要信号部分C及びLRは、主要信号部分Ｍ、残余信号部分ResＭ、並びに第１及び第２パラメータPS5a、PS5bに合成される。
【００５７】
好ましくは、第１及び第２のパラメータの群PS1a-PS5a、PS1b-PS5bは、量子化、符号化、及び伝送の前に、セグメントにおけるある数の周波数帯域（サブバンド）に関して独立して決定されるが、好ましくは、この処理は、全部の帯域幅信号に実行され得る。信号分析及び処理が適用された後で、選択的な処理が適用され（IT  OLA）、セグメントは、時間ドメインに変換されて戻され得IT、またセグメントは、時間−ドメインモノ音声信号mを得るために、重複及び加えられ得るOLA。全体として、符号化器は、主要信号部分m及び５つのパラメータ群PS1a-PS5aを含む第１出力部分と、５つの残余信号部分ResL、ResR、ResLR、ResM、ResC及び５つのパラメータ群PS1b-PS5bを含む第２出力部分を生成する。
【００５８】
図４は、図３の符号化器に対応する復号器を示し、すなわち、この復号器は、図３の符号化器からの出力信号を受信するように適合される。復号器は、本質的に、図３に記載の処理の逆工程を適用する。復号器は、（選択的な）処理セグメント化を含み、周波数変換ＳＴは、主要信号部分mに適用される。復号器は、５つの同様な復号器合成ユニットＤＵを含み、これらのうちの１つは、点線で示されている。復号器合成ユニットＤＵは、主要信号部分に基づく第１及び第２信号を生成する混合マトリクスＭＭを含む。混合マトリクスＭＭ、すなわち符号化器合成モジュールＥＣＭにおいて適用された混合マトリクスの逆処理は、受信される主要信号部分、残余部分、並びに第１及び第２パラメータ群に基づき決定される。
【００５９】
図４に示される第１復号合成ユニットＤＵにおいて、主要信号Ｍは、始めに、非相関化器Ｄｅｃにおいて非相関化され、その後、減衰気Ａｔｔにおいて減衰される。非相関化及び減衰された主要信号部分は、残余信号部分ResＭに加えられる。この加えられた信号は、その後、混合マトリクスＭＭを決定するのに用いられる。減衰器Ａｔｔは、残余信号部分ResＭ及び第１パラメータ群PS5aに応答して設定される。最終的に、混合マトリクスＭＭは、第１及び第２パラメータ群PS5a、PS5bを用いて決定される。決定された混合マトリクスＭＭは、その後、主要信号部分Ｍを、第１出力信号LR及び第２出力信号Cへ合成する。これらの第１及び第２出力信号LR、Cは、その後、それぞれの符号化器合成ユニットへ供給され、連続的にL、R、及びC0、LFEのそれぞれへと合成される。最終的に、Lは、Lf及びLrを生成するように復号器合成される一方で、Rは、Rf及びRrを生成するように復号器合成される。信号分析及び処理が適用された後で、セグメントは、時間ドメインに逆変換されて戻されIT、またセグメントは、時間ドメイン表現lf、lr、rf、rr、co、lfeを得るために、重複及び加えられるOLA。この逆変換及び重複−加算IT、OLAは、任意選択的である。
【００６０】
図５は、符号化器実施例を示し、図３の符号化器に関連して説明された原理に従いそれぞれ機能する３つの符号化器合成ユニットが、３つの主要信号部分L、R、Cの対にある６つの音声信号部分Lf、Lr、Rf、Rr、C0、LFEを、関連する第１パラメータ群PS1a-PS3a、第２パラメータ群PS1b-PS3b、及び残余信号部分ResL、ResR、ResCと合成するように用いられる。3-2符号化器合成ユニットは、この場合、３つの主要信号部分L、R及びCに適用され、２つの主要信号部分L0、R0、残余信号部分ResEo、及びパラメータ群PS4を生じさせる。任意追加的に、初期セグメント化及び周波数ドメイン変換ＳＴが適用され、図３にも関連して説明されるような、最終的な逆変換IT及び重複−加算OLAが（選択的に）適用される。
【００６１】
図６は、図５の符号化器からの出力を復号するように構成される復号器の構成を示す。入力信号lo、roの（選択的な）初期セグメント化及び周波数ドメイン変換ＳＴの後で、2-3復号器合成モジュールは、パラメータ群PS4と一緒に、主要信号部分Lo、Ro、残余信号部分ResEoに応答して主要信号部分L、R、Cを生成する。これらの主要信号部分L、R、Cは、この場合、図４の復号器と関連して説明される復号器合成ユニットＤＵに類似なそれぞれの復号器合成ユニットにおいて処理される。最終的な逆変換IT及び重複−加算OLAは、（任意選択的に）上述のようにも適用される。
【００６２】
図７は、５人の訓練された聴取者に関して実行された聴取テストの結果を例示する。用いられた音楽項目Ａ−Ｋは、ＭＰＥＧ「空間音声符号化」の作品項目において特定されるものである。各項目Ａ−Ｋに関して、１）残余無しの復号器−左に示される、２）残余ありの空間符号化器、すなわち本発明による復号器−中央に示される、及び３）参照（隠し）−右に示される、３つの符号化バージョンに関する結果が検査において含まれていた。項目Ａ−Ｋの全体の平均は、ＴＯＴとして示される。各符号化されたバージョンに関して、平均等級ＧＲＤがアスタリスク(*)を用いて示される一方で、聴取者における返答に関する+/-標準偏差がここで示される。
【００６３】
２）及び３）の状況に関して、図５及び図６に例示される符号化器／復号器の原理が用いられる。状況２）において、残余信号部分は破棄されていた。状況３）に関して、2kHzに帯域制限されている３つの残余信号部分、すなわち左チャネルResLに関する残余信号部分、右チャネルResRに関する残余信号部分、及び復号器合成モジュール3-2に関する残余信号部分ResEoが使用されていた。残余信号部分のそれぞれResL、ResR、ResEoは、8kbit/sで符号化されており、（相関(洗練レイヤー)とコーヒレント(ベースレイヤー)との間の差である）余分な空間パラメータは、700kbit/sの推定ビットレートを必要としている。したがって、全体的な余分な残余に関連するビットレートは、この場合、25kbit/sである。（ベースレイヤーに配置されるべき）標準空間パラメータは、推定10kbit/sを必要としていた。全体空間データレートは、この場合、約35kbit/sである。何の核となるコーデックも、ステレオ信号lo、roには適用されていなかった。
【００６４】
この結果から、低ビットレートで符号化される３つの残余信号を活用することによって、大きな品質向上が達成され得ることが明らかである。更に、全体平均品質等級は、+/-92であり、「透過性」音声品質と考慮されるものに非常に近い。
【００６５】
本発明による符号化器及び復号器は、デジタルビデオ放送（ＤＶＢ）、デジタルオーディオ放送（ＤＡＢ）、インターネットラジオ、電子音楽配信を含むマルチチャネル音声符号化を含む全てのアプリケーションにおいて適用され得る。
【００６６】
請求項における参照符号は、可読性を向上させるために作用するに過ぎない。これらの参照符号は、請求項の範囲を制限するようにどのようにしても解釈されるべきでなく、例のみを例示するのに含まれるのみである。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】図１は、5.1マルチチャネルスピーカセットアップの概略図を示す。
【図２】図２は、本発明による符号化器合成ユニットを示す。
【図３】図３は、符号化器合成に基づき5.1音声信号をモノ信号へ符号化する好ましい符号化器を示す。
【図４】図４は、図３の符号化器に対応する好ましい復号器を示す。
【図５】図５は、符号化器合成に基づき5.1音声信号をステレオ信号へ符号化する好ましい符号化器を示す。
【図６】図６は、図５の符号化器に対応する好ましい復号器を示す。
【図７】図７は、本発明による符号化原理を用いて実施される聴取テストの結果を例示するグラフを示す。
【図１】
2008535014.tif 000008
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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