(57)【要約】【課題】  圧縮率を改善した音声信号の伝送方法に関する。【解決手段】  ５チャネル相関回路１は５チャネル信号（Ｌ、Ｃ、Ｒ、ＳＬ、ＳＲ）を相関のある５チャネル信号Ｌ、Ｄ１〜Ｄ４に変換し、予測回路１５Ｌ、１５Ｄ１〜１５Ｄ４は５チャネル信号Ｌ、Ｄ１〜Ｄ４毎に複数の予測値を算出してこの複数の予測値の各予測残差を算出し、バッファ・選択器１６Ｌ、１６Ｄ１〜１６Ｄ４はこの複数の予測残差の最小値を選択し、選択された予測残差等を含む予測符号化データを所定のフォーマットで多重化し、通信回線を介して伝送する。【選択図】        図２
2005043904.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともレフト、センタ、ライト、サラウンドレフト及びサラウンドライトの５チャネルを含む第1の複数チャネルのデジタル音声信号を所定のマトリクス演算により互いに同一のサンプリング周波数を有して相関性のある第2の複数チャネルの音声信号に変換するステップと、
前記第2の複数チャネルの音声信号をチャネル毎に、入力される音声信号に応答して、先頭サンプル値を得ると共に、特性が異なる複数の線形予測方法により時間領域の過去から現在の信号の線形予測値がそれぞれ予測され、その予測される線形予測値と前記音声信号とから得られる予測残差が最小となるような線形予測方法を選択するステップと、
ヘッダ情報と、圧縮ＰＣＭプライベートヘッダ及びオーディオ圧縮ＰＣＭデータ部を含むユーザデータと、を含んだデータ構造にすると共に、前記ステップにより選択された各チャネルの先頭サンプル値と予測残差と線形予測方法を含む予測符号化データを、前記オーディオ圧縮ＰＣＭデータ部内に記録し、前記音声信号のＵＰＣ／ＥＡＮ番号及びＩＳＲＣコードを前記圧縮ＰＣＭプライベートヘッダ内に配置するステップと、からなる音声符号化方法により符号化された音声信号を伝送する音声信号伝送方法であって、
前記選択された先頭サンプル値と予測残差と線形予測方法とを含む予測符号化データと前記音声信号のＵＰＣ／ＥＡＮ番号及びＩＳＲＣコードをパケット化して伝送することを特徴とする音声信号伝送方法。
【請求項２】
少なくともレフト、センタ、ライト、サラウンドレフト及びサラウンドライトの５チャネルを含む第1の複数チャネルのデジタル音声信号を所定のマトリクス演算により互いに同一のサンプリング周波数を有して相関性のある第2の複数チャネルの音声信号に変換するステップと、
前記第2の複数チャネルの音声信号をチャネル毎に、入力される音声信号に応答して、先頭サンプル値を得ると共に、特性が異なる複数の線形予測方法により時間領域の過去から現在の信号の線形予測値がそれぞれ予測され、その予測される線形予測値と前記音声信号とから得られる予測残差が最小となるような線形予測方法を選択するステップと、
ヘッダ情報と、圧縮ＰＣＭプライベートヘッダ及びオーディオ圧縮ＰＣＭデータ部を含むユーザデータと、を含んだデータ構造にすると共に、前記ステップにより選択された各チャネルの先頭サンプル値と予測残差と線形予測方法を含む予測符号化データを、前記オーディオ圧縮ＰＣＭデータ部内に記録し、前記音声信号のＵＰＣ／ＥＡＮ番号及びＩＳＲＣコードを前記圧縮ＰＣＭプライベートヘッダ内に配置するステップと、からなる音声符号化方法により符号化されたデータから元の音声信号を復号する音声復号方法であって、
前記選択された先頭サンプル値と予測残差と線形予測方法を含む予測符号化データから予測値を算出するステップと、
この算出された予測値から前記第１の複数チャンネルのデジタル音声信号を復元するステップと、
からなる音声復号方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声信号を予測符号化して圧縮した音声信号の伝送方法及び音声復号方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
音声信号を予測符号化する方法として、本発明者は先の出願（特願平９−２８
９１５９号）において１チャネル（チャンネル）の原デジタル音声信号に対して
、特性が異なる複数の予測器により時間領域における過去の信号から現在の信号
の複数の線形予測値を算出し、原デジタル音声信号とこの複数の線形予測値から
予測器毎の予測残差を算出し、予測残差の最小値を選択する方法を提案している
。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記方法では原デジタル音声信号がサンプリング周波数＝９６
ｋＨｚ、量子化ビット数＝２０ビット程度の場合にある程度の圧縮効果を得るこ
とができるが、近年のＤＶＤオーディオディスクではこの２倍のサンプリング周
波数（＝１９２ｋＨｚ）が使用され、また、量子化ビット数も２４ビットが使用
される傾向があるので、圧縮率を改善する必要がある。
【０００４】
そこで本発明は、音声信号を予測符号化する場合に圧縮率を改善した音声信号
の伝送方法及び音声復号方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記目的を達成するために、以下１）及び２）の手段よりなる。
すなわち、
【０００６】
１）少なくともレフト、センタ、ライト、サラウンドレフト及びサラウンドライトの５チャネルを含む第1の複数チャネルのデジタル音声信号を所定のマトリクス演算により互いに同一のサンプリング周波数を有して相関性のある第2の複数チャネルの音声信号に変換するステップと、
前記第2の複数チャネルの音声信号をチャネル毎に、入力される音声信号に応答して、先頭サンプル値を得ると共に、特性が異なる複数の線形予測方法により時間領域の過去から現在の信号の線形予測値がそれぞれ予測され、その予測される線形予測値と前記音声信号とから得られる予測残差が最小となるような線形予測方法を選択するステップと、
ヘッダ情報と、圧縮ＰＣＭプライベートヘッダ及びオーディオ圧縮ＰＣＭデータ部を含むユーザデータと、を含んだデータ構造にすると共に、前記ステップにより選択された各チャネルの先頭サンプル値と予測残差と線形予測方法を含む予測符号化データを、前記オーディオ圧縮ＰＣＭデータ部内に記録し、前記音声信号のＵＰＣ／ＥＡＮ番号及びＩＳＲＣコードを前記圧縮ＰＣＭプライベートヘッダ内に配置するステップと、からなる音声符号化方法により符号化された音声信号を伝送する音声信号伝送方法であって、
前記選択された先頭サンプル値と予測残差と線形予測方法とを含む予測符号化データと前記音声信号のＵＰＣ／ＥＡＮ番号及びＩＳＲＣコードをパケット化して伝送することを特徴とする音声信号伝送方法。
２）少なくともレフト、センタ、ライト、サラウンドレフト及びサラウンドライトの５チャネルを含む第1の複数チャネルのデジタル音声信号を所定のマトリクス演算により互いに同一のサンプリング周波数を有して相関性のある第2の複数チャネルの音声信号に変換するステップと、
前記第2の複数チャネルの音声信号をチャネル毎に、入力される音声信号に応答して、先頭サンプル値を得ると共に、特性が異なる複数の線形予測方法により時間領域の過去から現在の信号の線形予測値がそれぞれ予測され、その予測される線形予測値と前記音声信号とから得られる予測残差が最小となるような線形予測方法を選択するステップと、
ヘッダ情報と、圧縮ＰＣＭプライベートヘッダ及びオーディオ圧縮ＰＣＭデータ部を含むユーザデータと、を含んだデータ構造にすると共に、前記ステップにより選択された各チャネルの先頭サンプル値と予測残差と線形予測方法を含む予測符号化データを、前記オーディオ圧縮ＰＣＭデータ部内に記録し、前記音声信号のＵＰＣ／ＥＡＮ番号及びＩＳＲＣコードを前記圧縮ＰＣＭプライベートヘッダ内に配置するステップと、からなる音声符号化方法により符号化されたデータから元の音声信号を復号する音声復号方法であって、
前記選択された先頭サンプル値と予測残差と線形予測方法を含む予測符号化データから予測値を算出するステップと、
この算出された予測値から前記第１の複数チャンネルのデジタル音声信号を復元するステップと、
からなる音声復号方法。
【発明の効果】
【０００７】
以上説明したように本発明によれば、複数チャネルの音声信号を相関性のある第２の複数チャネルの音声信号に変換して予測符号化するようにしたので、音声信号を予測符号化する場合に圧縮率を改善し、その改善した音声信号を伝送し復号する
ことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明を適用した音声符号化装置とそれに対応する音声復号装置の第１の実施形態を示すブロック図、図２は図１の符号化部を詳しく示すブロック図、図３は図１の復号化部を詳しく示すブロック図、図４はＤＶＤのパックのフォーマットを示す説明図、図５はＤＶＤのオーディオパックのフォーマットを示す説明図、図６、図７は音声伝送方法を示すフローチャートである。
【０００９】
ここで、マルチチャネル方式としては次の４つの方式が知られている。
（１）ドルビーサラウンド方式
前方Ｌ、Ｃ、Ｒの３チャネル＋後方Ｓの１チャネルの合計４チャネル
（２）ドルビーＡＣ−３方式
前方Ｌ、Ｃ、Ｒ、ＳＷの４チャネル＋後方ＳＬ、ＳＲの２チャネルの合計６チ
ャネル
（３）ＤＴＳ（Digital Theater System）方式
ドルビーＡＣ−３方式と同様に６チャネル（Ｌ、Ｃ、Ｒ、ＳＷ、ＳＬ、ＳＲ）
（４）ＳＤＤＳ（Sony Dynamic Digital Sound）方式
前方Ｌ、ＬＣ、Ｃ、ＲＣ、Ｒ、ＳＷの６チャネル＋後方ＳＬ、ＳＲの２チャネ
ルの合計８チャネル
【００１０】
図１に示す符号化側の５チャネル（ch）相関回路１は、マルチチャネル信号の
一例としてレフト（Ｌ）、センタ（Ｃ）、ライト（Ｒ）、サラウンドレフト（Ｓ
Ｌ）及びサラウンドライト（ＳＲ）の５chのＰＣＭデータを、Ｌchを基準として
次の５ch（Ｌ）、（Ｄ１）〜（Ｄ４）に変換して図２に詳しく示す符号化部２に
出力する。
Ｌ  ＝Ｌ（基準チャネル）
Ｄ１＝Ｃ−（Ｌ＋Ｒ）／２
Ｄ２＝Ｒ−Ｌ
Ｄ３＝ＳＬ−ａ×Ｌ
Ｄ４＝ＳＲ−ｂ×Ｒ
ただし、０≦ａ，ｂ≦１
【００１１】
符号化部２は図２に詳しく示すように各ch（Ｌ）、（Ｄ１）〜（Ｄ４）のＰＣ
Ｍデータを予測符号化し、これを記録媒体や通信媒体を介して復号側に伝送する
。復号側では図３に詳しく示す復号化部３により各ch（Ｌ）、（Ｄ１）〜（Ｄ４
）の予測符号化データを復号し、次いで５チャネル相関回路４により次のように
元の５chを復元する。
Ｒ＝（Ｒ−Ｌ）＋Ｌ
Ｃ＝Ｃ−（Ｌ＋Ｒ）／２＋Ｌ／２＋Ｒ／２
ＳＬ＝ＳＬ−ａ×Ｌ＋ａ×Ｌ
ＳＲ＝ＳＲ−ｂ×Ｒ＋ｂ×Ｒ
【００１２】
図２を参照して符号化部２について詳しく説明する。各ch（Ｌ）、（Ｄ１）〜
（Ｄ４）のＰＣＭデータは１フレーム毎に１フレームバッファ１０に格納される
。そして、１フレームの各chのサンプルデータがそれぞれ予測回路１５Ｌ、１５
Ｄ１〜１５Ｄ４に印加されるとともに、各chの１フレームの先頭サンプルデータ
がフォーマット化回路１９に印加される。予測回路１５Ｌ、１５Ｄ１〜１５Ｄ４
はそれぞれ、各ch（Ｌ）、（Ｄ１）〜（Ｄ４）のＰＣＭデータに対して、特性が
異なる複数の予測器（不図示）により時間領域における過去の信号から現在の信
号の複数の線形予測値を算出し、原ＰＣＭデータとこの複数の線形予測値から予
測器毎の予測残差を算出する。続くバッファ・選択器１６Ｌ、１６Ｄ１〜１６Ｄ
４はそれぞれ、予測回路１５Ｌ、１５Ｄ１〜１５Ｄ４により算出された各予測残
差を一時記憶して、選択信号生成器１７により指定されたサブフレーム毎に予測
残差の最小値を選択する。
【００１３】
選択信号生成器１７は予測残差のビット数フラグをパッキング回路１８とフォ
ーマット化回路１９に対して印加し、また、予測残差が最小の予測器を示す予測
器選択フラグをフォーマット化回路１９に対して印加する。パッキング回路１８
はバッファ・選択器１６Ｌ、１６Ｄ１〜１６Ｄ４により選択された５ch分の予測
誤差を、選択信号生成器１７により指定されたビット数フラグに基づいて指定ビ
ット数でパッキングする。
【００１４】
続くフォーマット化回路１９は１フレーム分に対して
・フレームヘッダと、
・各ch（Ｌ）、（Ｄ１）〜（Ｄ４）の１フレームの先頭サンプル値と、
・各ch（Ｌ）、（Ｄ１）〜（Ｄ４）のサブフレーム毎の予測器選択フラグと、
・各ch（Ｌ）、（Ｄ１）〜（Ｄ４）のサブフレーム毎のビット数フラグと、
・各ch（Ｌ）、（Ｄ１）〜（Ｄ４）の予測残差データ列（可変ビット数）とを、
多重化し、可変レートビットストリームとして出力する。このような予測符号
化によれば、原信号が例えばサンプリング周波数＝９６ｋＨｚ、量子化ビット数
＝２４ビット、５チャネルの場合、７１％の圧縮率を実現することができる。
【００１５】
次に図３を参照して復号化部３について説明する。上記フォーマットの可変レ
ートビットストリームデータは、デフォーマット化回路２１によりフレームヘッ
ダに基づいて分離される。そして、各ｃｈ（Ｌ）、（Ｄ１）〜（Ｄ４）の１フレ
ームの先頭サンプルデータと予測器選択フラグはそれぞれ予測回路２３Ｌ、２３
Ｄ１〜２３Ｄ４に印加され、各ｃｈ（Ｌ）、（Ｄ１）〜（Ｄ４）のビット数フラ
グと予測残差データ列はアンパッキング回路２２に印加される。ここで、予測回
路２３Ｌ、２３Ｄ１〜２３Ｄ４内の複数の予測器（不図示）はそれぞれ、符号化
側の予測回路１５Ｌ、１５Ｄ１〜１５Ｄ４内の複数の予測器と同一の特性であり
、予測器選択フラグにより同一特性のものが選択される。
【００１６】
アンパッキング回路２２は各ｃｈ（Ｌ）、（Ｄ１）〜（Ｄ４）の予測残差デー
タ列をビット数フラグ毎に基づいて分離してそれぞれ予測回路２３Ｌ、２３Ｄ１
〜２３Ｄ４に出力する。予測回路２３Ｌ、２３Ｄ１〜２３Ｄ４ではそれぞれ、ア
ンパッキング回路２２からの各ｃｈ（Ｌ）、（Ｄ１）〜（Ｄ４）の今回の予測残
差データと、内部の複数の予測器の内、予測器選択フラグにより選択された各１
つにより予測された前回の予測値が加算されて今回の予測値が算出され、次いで
１フレームの先頭サンプル値を基準として各サンプル値のＰＣＭデータが算出さ
れる。
【００１７】
ここで、図２に示す符号化部２により予測符号化された可変レートビットスト
リームデータを、記録媒体の一例としてＤＶＤオーディオディスクに記録する場
合には、図４に示す圧縮ＰＣＭのオーディオ（Ａ）パックにパッキングされる。
このパックは２０３４バイトのユーザデータ（Ａパケット、Ｖパケット）に対し
て４バイトのパックスタート情報と、６バイトのＳＣＲ（System Clock Referen
ce：システム時刻基準参照値）情報と、３バイトのMux レート（rate）情報と１
バイトのスタッフィングの合計１４バイトのパックヘッダが付加されて構成され
ている（１パック＝合計２０４８バイト）。この場合、タイムスタンプであるＳ
ＣＲ情報を、ＡＣＢユニット内の先頭パックでは「１」として同一タイトル内で
連続とすることにより同一タイトル内のＡパックの時間を管理することができる
。
【００１８】
圧縮ＰＣＭのＡパケットは図５に詳しく示すように、１７、９又は１４バイト
のパケットヘッダと、圧縮ＰＣＭのプライベートヘッダと、図３に示すフォーマ
ットの１ないし２０１１バイトのオーディオ圧縮ＰＣＭデータにより構成されて
いる。圧縮ＰＣＭのプライベートヘッダは、
・１バイトのサブストリームＩＤと、
・２バイトのＵＰＣ／ＥＡＮ−ＩＳＲＣ（Universal Product Code/European Ar
ticle Number-International Standard Recording Code）番号、及びＵＰＣ／Ｅ
ＡＮ−ＩＳＲＣデータと、
・１バイトのプライベートヘッダ長と、
・２バイトの第１アクセスユニットポインタと、
・８バイトのオーディオデータ情報（ＡＤＩ）と
・０〜７バイトのスタッフィングバイトとに、
より構成されている。
【００１９】
また、図２に示す符号化部２により予測符号化された可変レートビットストリ
ームデータをネットワークを介して伝送する場合には、符号化側では図６に示す
ように伝送用にパケット化し（ステップＳ４１）、次いでパケットヘッダを付与
し（ステップＳ４２）、次いでこのパケットをネットワーク上に送り出す（ステ
ップＳ４３）。復号側では図７に示すようにヘッダを除去し（ステップＳ５１）
、次いでデータを復元し（ステップＳ５２）、次いでこのデータをメモリに格納
して復号を待つ（ステップＳ５３）。
【００２０】
次に図８、図９を参照して第２の実施形態について説明する。上記の実施形態
では、１種類の相関性の信号（Ｌ）、（Ｄ１）〜（Ｄ４）を予測符号化するよう
に構成されているが、この第２の実施形態では複数種類の相関性の信号の１種類
を選択的に予測符号化するように構成されている。このため図８に示す符号化部
では、第１〜第ｎの相関回路１−１〜１−ｎが設けられ、このｎ個の相関回路１
−１〜１−ｎは例えば５ch（Ｌ、Ｃ、Ｒ、ＳＬ、ＳＲ）のＰＣＭデータを相関性
が異なるｎ種類の５ch信号に変換する。第ｎの相関回路１−ｎは例えば以下のよ
うに変換する。
Ｌ  ＝Ｌ（基準チャネル）
Ｄ１＝Ｃ−Ｌ
Ｄ２＝Ｒ−Ｌ
Ｄ３＝ＳＬ−Ｌ
Ｄ４＝ＳＲ−Ｒ
【００２１】
また、相関回路１−１〜１−ｎ毎に予測回路１５Ｌ、１５Ｄ１〜１５Ｄ４とバ
ッファ・選択器１６Ｌ、１６Ｄ１〜１６Ｄ４が設けられ、グループ毎の予測誤差
の最小値のデータ量に基づいて圧縮率が最も高いグループが相関選択信号生成器
１７ｂにより選択される。このとき、その選択フラグ（相関回路選択フラグ、そ
の相関回路の相関係数ａ、ｂ）を追加して多重化する。
【００２２】
また、図９に示す復号化側では、符号化側の相関回路１−１〜１−ｎに対して
ｎ個の相関回路４−１〜４−ｎ（又は係数ａ、ｂが変更可能な１つの相関回路４
）が設けられる。なお、図８に示すｎグループの予測回路が同一の構成である場
合、復号装置では図９に示すようにｎグループ分の予測回路を設ける必要はなく
、１つのグループ分の予測回路でよい。そして、符号化装置から伝送された選択
フラグに基づいて相関回路４−１〜４−ｎの１つを選択、又は係数ａ、ｂを設定
して元の５ch（Ｌ、Ｃ、Ｒ、ＳＬ、ＳＲ）を復元する。
【００２３】
また、上記の第１の実施形態では、１種類の相関性の信号Ｌ、Ｄ１〜Ｄ４を予
測符号化するように構成されているが、この信号Ｌ、Ｄ１〜Ｄ４のグループと原
信号Ｌ、Ｃ、Ｒ、ＳＬ及びＳＲのグループを予測符号化し、圧縮率が高い方のグ
ループを選択するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明を適用した音声符号化装置とそれに対応する音声復号装置の第１の実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１の符号化部を詳しく示すブロック図である。
【図３】図１の復号化部を詳しく示すブロック図である。
【図４】ＤＶＤのパックのフォーマットを示す説明図である。
【図５】ＤＶＤのオーディオパックのフォーマットを示す説明図である。
【図６】音声伝送方法を示すフローチャートである。
【図７】音声伝送方法を示すフローチャートである。
【図８】第２の実施形態の音声符号化装置を示すブロック図である。
【図９】図８に対応した音声復号装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２５】
１，１−１〜１−ｎ，４，４−１〜４−ｎ  相関回路（相関手段）
１５Ｌ、１５Ｄ１〜１５Ｄ４  予測回路（バッファ・選択器１６Ｌ、１６Ｄ１
〜１６Ｄ４と共に予測符号化手段を構成する。）
１６Ｌ、１６Ｄ１〜１６Ｄ４  バッファ・選択器
【図１】
2005043904.tif 000003
【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】
2005043904.tif 000009
【図８】
2005043904.tif 000010
【図９】
2005043904.tif 000011