(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーディオ信号を符号化するように動作可能な装置であって、
受信されたオーディオ信号の再構築されたオーディオベクトル＾Ｓにおけるピークの組を検出し、検出されたピークの組に基づいてスケーリングマスクΨ（＾Ｓ）を生成する、拡張レイヤエンコーダ（１０１０）のゲイン・ベクトル・ジェネレータ（１０２０）のゲインセレクタ（１０３５）と、
少なくとも前記スケーリングマスクと、ゲインベクトルを表すインデックスｊとに基づいてゲインベクトルｇ＊を生成し、前記ゲインベクトルで再構築オーディオ信号をスケーリングして、スケーリングされた再構築オーディオ信号を生成する、前記ゲイン・ベクトル・ジェネレータ（１０２０）のスケーリングユニット（１０２５）と、
前記オーディオ信号と前記スケーリングされた再構築オーディオ信号とに基づいて歪みを生成する、前記ゲイン・ベクトル・ジェネレータ（１０２０）のエラー信号ジェネレータ（１０３０）と、
生成された歪みに基づいて前記ゲインベクトルのインデックスを出力する、前記拡張レイヤエンコーダ（１０１０）のトランスミッタ（１０４５）と
を備える装置。
【請求項２】
前記スケーリングマスクは、
【数１】
0005285162.tif 000026
によって与えられ、式中、βがしきい値である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記オーディオ信号が複数の層に組み込まれている、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記再構築されたオーディオベクトル＾Ｓが周波数領域内にあり、前記ピークの組が周波数領域のピークである、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
複数のオーディオ信号を含むマルチ・チャネル・オーディオ信号を受信し、前記マルチ・チャネル・オーディオ信号を符号化して符号化オーディオ信号を生成するエンコーダと、
符号化オーディオ信号を受信し、各々が前記マルチ・チャネル・オーディオ信号の複数のオーディオ信号のうちのオーディオ信号と関連付けられた複数のバランス係数成分を有するバランス係数を生成する、前記拡張レイヤエンコーダ（１０１０）のバランス係数ジェネレータ（１０５０）と、
を備え、前記拡張レイヤエンコーダ（１０１０）のゲイン・ベクトル・ジェネレータ（１０２０）が、前記符号化オーディオ信号に適用されるゲイン値を決定して、前記バランス係数と前記マルチ・チャネル・オーディオ信号とに基づいて前記マルチ・チャネル・オーディオ信号の推定値を生成し、前記ゲイン値が、前記マルチ・チャネル・オーディオ信号と前記マルチ・チャネル・オーディオ信号の前記推定値との間の歪み値を最小化するように構成されており、前記トランスミッタ（１０４５）が、送信と格納とのうちの少なくとも一方のために前記ゲイン値の表現をさらに送信する、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記拡張レイヤエンコーダ（１０１０）の前記スケーリングユニット（１０２５）が、複数のゲイン値で前記符号化オーディオ信号をスケーリングして、複数の符号化オーディオ信号の候補を生成し、前記符号化オーディオ信号の候補うちの少なくとも１つはスケーリングされており、
前記スケーリングユニット（１０２５）と前記バランス係数ジェネレータ（１０５０）とが、前記バランス係数と前記複数の符号化オーディオ信号の候補のうちの少なくとも１つのスケーリングされた符号化オーディオ信号に基づいて前記マルチ・チャネル・オーディオ信号の推定値を生成し、
前記拡張レイヤエンコーダ（１０１０）のゲインセレクタ（１０３５）が、前記マルチ・チャネル・オーディオ信号の推定値と前記マルチ・チャネル・オーディオ信号とに基づいて歪み値を評価して、前記複数のゲイン値の最適なゲインの表現を決定する、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
オーディオ信号をエンコードするように動作可能な装置であって、
オーディオ信号を受信し、前記オーディオ信号をエンコードして、再構築されたオーディオベクトル＾Ｓを生成するエンコーダと、
受信されたオーディオ信号の前記再構築されたオーディオベクトル＾Ｓにおけるピークの組を検出し、検出されたピークの組に基づいてスケーリングマスクΨ（＾Ｓ）を生成し、前記スケーリングマスクに基づいて複数のゲインベクトルｇｊを生成し、前記複数のゲインベクトルで再構築オーディオ信号をスケーリングして、複数のスケーリングされた再構築オーディオ信号を生成する拡張レイヤエンコーダ（１０１０）のゲイン・ベクトル・ジェネレータ（１０２０）のスケーリングユニット（１０２５）と、
前記オーディオ信号と前記複数のスケーリングされた再構築オーディオ信号とに基づいて複数の歪みを生成する、前記ゲイン・ベクトル・ジェネレータ（１０２０）のエラー信号ジェネレータ（１０３０）と、
前記複数の歪みに基づいて前記複数のゲインベクトルからゲインベクトルを選択する、前記ゲイン・ベクトル・ジェネレータ（１０２０）のゲインセレクタ（１０３５）と、
前記ゲインベクトルを表すインデックスを、送信すること、及び格納することのうちの少なくとも一方のために出力する、前記拡張レイヤエンコーダ（１０１０）のトランスミッタ（１０４５）と
を備える装置。
【請求項８】
前記複数の歪みのうちの最小の歪みと一致するゲインベクトルが選択される、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記スケーリングマスクは、
【数２】
0005285162.tif 000027
によって与えられ、式中、βがしきい値である、請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
前記オーディオ信号が複数の層に組み込まれている、請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
前記再構築されたオーディオベクトル＾Ｓが周波数領域内にあり、前記ピークの組が周波数領域のピークである、請求項７に記載の装置。
【請求項１２】
オーディオ信号をエンコードするための方法であって、
受信されたオーディオ信号の再構築されたオーディオベクトル＾Ｓにおけるピークの組を検出すること（１７１０）、
検出されたピークの組に基づいてスケーリングマスクΨ（＾Ｓ）を生成すること（１７２０）、
少なくとも前記スケーリングマスクと、ゲインベクトルを表すインデックスｊとに基づいてゲインベクトルｇ＊を生成すること（１７３０）、
前記ゲインベクトルで再構築オーディオ信号をスケーリングして、スケーリングされた再構築オーディオ信号を生成すること（１７４０）、
前記オーディオ信号と前記スケーリングされた再構築オーディオ信号とに基づいて歪みを生成すること（１７５０）、
生成された歪みに基づいて前記ゲインベクトルのインデックスを出力すること（１７６０）
を含む方法。
【請求項１３】
前記スケーリングマスクは、
【数３】
0005285162.tif 000028
によって与えられ、式中、βがしきい値である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記オーディオ信号が複数の層に組み込まれている、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記再構築されたオーディオベクトル＾Ｓが周波数領域内にあり、前記ピークの組が周波数領域のピークである、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
複数のオーディオ信号を含むマルチ・チャネル・オーディオ信号を受信すること（１３１０）、
前記マルチ・チャネル・オーディオ信号を符号化して、符号化オーディオ信号を生成すること（１３２０）、
前記マルチ・チャネル・オーディオ信号の前記複数のオーディオ信号のうちのオーディオ信号と各々関連付けられた複数のバランス係数成分を有するバランス係数を生成すること（１３４０）、
前記符号化オーディオ信号に適用されるゲイン値を決定して、前記バランス係数と前記マルチ・チャネル・オーディオ信号とに基づいて前記マルチ・チャネル・オーディオ信号の推定値を生成することであって、前記ゲイン値が、前記マルチ・チャネル・オーディオ信号と前記マルチ・チャネル・オーディオ信号の推定値との間の歪み値を最小化するように構成されている、前記推定値を生成すること（１３５０）、
送信と格納とのうちの少なくとも一方のために前記ゲイン値の表現を出力すること（１３７０）
をさらに含む、請求項１２の方法。
【請求項１７】
複数のオーディオ信号を含むマルチ・チャネル・オーディオ信号を受信すること（１３１０）、
前記マルチ・チャネル・オーディオ信号を符号化して符号化オーディオ信号を生成すること（１３２０）、
前記符号化オーディオ信号を複数のゲイン値でスケーリングして、複数の符号化オーディオ信号の候補を生成することであって、前記符号化オーディオ信号の候補のうちの少なくとも１つはスケーリングされている、前記複数の符号化オーディオ信号の候補を生成すること（１３３０）、
前記マルチ・チャネル・オーディオ信号の前記複数のオーディオ信号のうちのオーディオ信号と各々関連付けられた複数のバランス係数成分を有するバランス係数を生成すること（１３４０）、
前記バランス係数と前記複数の符号化オーディオ信号の候補のうちの前記少なくとも１つのスケーリングされた符号化オーディオ信号とに基づいて前記マルチ・チャネル・オーディオ信号の推定値を生成すること（１３５０）、
前記マルチ・チャネル・オーディオ信号の推定値と前記マルチ・チャネル・オーディオ信号とに基づいて歪み値を評価して、前記複数のゲイン値のうちの最適なゲイン値の表現を決定すること（１３６０）、
送信と格納とのうちの少なくとも一方のために前記最適なゲイン値の表現を出力すること（１３７０）
をさらに含む、請求項１２の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に通信システムに関し、特に、かかる通信システムにおけるスピーチ信号とオーディオ信号との符号化に関する。
（関連出願の相互参照）
本出願は、モトローラ社が本出願と合わせて所有する以下の米国出願に関する。
【０００２】
「ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＧＥＮＥＲＡＴＩＮＧ  ＡＮ  ＥＮＨＡＮＣＥＭＥＮＴ  ＬＡＹＥＲ  ＷＩＴＨＩＮ  Ａ  ＭＵＬＴＩＰＬＥ−ＣＨＡＮＮＥＬ  ＡＵＤＩＯ  ＣＯＤＩＮＧ  ＳＹＳＴＥＭ（マルチ・チャネル・オーディオ符号化システム内で拡張レイヤを生成するための方法および装置）」と題する出願番号第１２／３４５，１６５号（代理人整理番号ＣＳ３６２５０ＡＵＤ）、
「ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＧＥＮＥＲＡＴＩＮＧ  ＡＮ  ＥＮＨＡＮＣＥＭＥＮＴ  ＬＡＹＥＲ  ＷＩＴＨＩＮ  Ａ  ＭＵＬＴＩＰＬＥ−ＣＨＡＮＮＥＬ  ＡＵＤＩＯ  ＣＯＤＩＮＧ  ＳＹＳＴＥＭ（マルチ・チャネル・オーディオ符号化システム内で拡張レイヤを生成するための方法および装置）」と題する出願番号第１２／３４５，１１７号（代理人整理番号ＣＳ３６６２７ＡＵＤ）、および
「ＳＥＬＥＣＴＩＶＥ  ＳＣＡＬＩＮＧ  ＭＡＳＫ  ＣＯＭＰＵＴＡＴＩＯＮ  ＢＡＳＥＤ  ＯＮ  ＰＥＡＫ  ＤＥＴＥＣＴＩＯＮ（ピーク検出に基づいた選択型マスク演算）」と題する出願番号第１２３４５，０９６号（代理人整理番号ＣＳ３６６５５ＡＵＤ」で、すべて本出願と同一日に出願されている。
【背景技術】
【０００３】
デジタルのスピーチ信号とオーディオ信号との圧縮については周知である。圧縮は、一般に、通信チャネル経由で信号を効率的に送信したり、圧縮信号を、ソリッドステート・メモリ・デバイスやコンピュータ・ハード・ディスクなどのデジタル・メディア・デバイスに保存したりする目的で必要とされる。多数の圧縮（すなわち「符号化」）技法が存在するが、これまで非常に人気の高かったデジタルスピーチ符号化方法の１つが符号励振線形予測（Ｃｏｄｅ  Ｅｘｃｉｔｅｄ  Ｌｉｎｅａｒ  Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ：ＣＥＬＰ）と呼ばれるもので、この方法は、「合成による分析」符号化アルゴリズムという系統の１つである。合成による分析とは一般に、デジタルモデルの複数のパラメータが、入力信号と比較され、歪みが分析される１組の候補信号を合成する目的で使用される符号化プロセスを表す。その後、最小の歪みをもたらす１組のパラメータが送信または格納され、最終的には元の入力信号の推定値を再構築する目的で使用される。ＣＥＬＰは、各々がコードブックインデックスに応答してコードブックから取得されるコード・ベクトルのセットを本質的に備える１つもしくは複数のコードブックを使用する特定の合成による分析法である。
【０００４】
現代のＣＥＬＰコーダでは、合理的に低いデータ速度で質の高いスピーチおよびオーディオ再生を維持することに関して課題がある。このことは、ＣＥＬＰスピーチモデルに十分に適合しない音楽または他の汎用オーディオ信号で特に該当する。このような場合では、モデルの不適合によって、かかる方法を用いる器材のエンドユーザが許容できないほど劣悪なオーディオ品質を生じ得る。そのため、特に音楽および他の非スピーチタイプ入力を対象に、低ビットレートでのＣＥＬＰタイプ・スピーチ・コーダの性能向上に対するニーズが依然として存在する。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】先行技術による組み込み型スピーチ／オーディオ圧縮システムのブロック図である。
【図２】図１の拡張レイヤエンコーダの詳細な実施形態である。
【図３】図１の拡張レイヤエンコーダの詳細な実施形態である。
【図４】拡張レイヤエンコーダおよびデコーダのブロック図である。
【図５】マルチレイヤ組み込み型符号化システムのブロック図である。
【図６】レイヤ４のエンコーダおよびデコーダのブロック図である。
【図７】図４および図６のエンコーダの動作を示すフローチャートである。
【図８】先行技術による組み込み型スピーチ／オーディオ圧縮システムのブロック図である。
【図９】図８の拡張レイヤエンコーダの詳細な実施形態である。
【図１０】各種実施形態にかかる拡張レイヤエンコーダおよびデコーダのブロック図である。
【図１１】各種実施形態にかかる拡張レイヤエンコーダおよびデコーダのブロック図である。
【図１２】各種実施形態にかかるマルチ・チャネル・オーディオ信号エンコーディングのフローチャートである。
【図１３】各種実施形態にかかるマルチ・チャネル・オーディオ信号エンコーディングのフローチャートである。
【図１４】各種実施形態にかかるマルチ・チャネル・オーディオ信号の復号を示すフローチャートである。
【図１５】各種実施形態にかかるマスク生成に基づいたピーク検出の周波数プロットである。
【図１６】各種実施形態にかかるピークマスク生成を使用したコア・レイヤ・スケーリングの周波数プロットである。
【図１７】各種実施形態にかかる、ピーク検出に基づいたマスク生成を使用してエンコードおよび復号を行うための方法を表すフロー図である。
【図１８】各種実施形態にかかる、ピーク検出に基づいたマスク生成を使用してエンコードおよび復号を行うための方法を表すフロー図である。
【図１９】各種実施形態にかかる、ピーク検出に基づいたマスク生成を使用してエンコードおよび復号を行うための方法を表すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
添付の図面において、同じ参照番号は、それぞれの図を通じて同一または機能上同様の要素を言及し、下記の詳細な説明と共に本明細書に援用されて明細書の一部を形成する。添付の図面は、請求された発明を含む概念の各種実施形態をさらに表し、それらの実施形態の各種原理と利点とを説明する役割を果たす。
【０００７】
当業者であれば、図内の要素が簡潔化と明瞭化のために示されるものであり、必ずしも正しい尺度で描かれてはいないことがわかるであろう。例えば、図内の一部の要素の寸法は、各種実施形態についての理解度向上を支援するために、他の要素に対して誇張されている場合がある。加えて、説明および図面は、図示された順序を必ずしも必須とするものではない。特定の動作および／またはステップが特定の発生順に記載または描写されている場合があることをさらに理解されたい一方で、当業者であれば、順序に関するかかる具体性が実際には要求されないことも理解するであろう。装置および方法の構成要素は、慣習的な記号によって図面に適宜表されており、本明細書の記載内容の便益を有する当業者にとって容易に明らかであろう詳細によって本開示を不明瞭にすることのないよう、各種実施形態の理解に関わる具体的な詳細だけを示している。したがって、説明の簡潔・明瞭化という点から、これらの各種実施形態を、余計な要素に煩わされることなく簡便に参照するために、商業的に可能な実施形態で有用または必要であっても、一般的かつ十分に理解される要素については描かれていない場合がある。
【０００８】
上述のニーズに対処するために、オーディオ符号化システム内で拡張レイヤを生成するための方法および装置が本明細書に記載されている。動作時には、符号化される入力信号が受信され、符号化オーディオ信号を生成する。符号化オーディオ信号はその後、関連付けられたゲイン値を各々が有する複数のゲイン値でスケーリングされ、複数のスケーリングされた符号化オーディオ信号を生成する。そして、入力信号と、複数のスケーリングされた符号化オーディオ信号の各々との間に存在する複数のエラー値が決定される。その後、スケーリングされた符号化オーディオ信号と関連付けられているゲイン値が選択され、入力信号と、スケーリングされた符号化オーディオ信号との間に存在するエラー値が小さくなる。最終的には、この低エラー値は、符号化オーディオ信号に対する拡張レイヤの一部として、ゲイン値と共に送信される。
【０００９】
先行技術による組み込み型スピーチ／オーディオ圧縮システムが図１に示されている。入力オーディオｓ（ｎ）はまず、コア・レイヤ・エンコーダ１１０によって処理される。そのために、ＣＥＬＰタイプのスピーチ符号化アルゴリズムが使用され得る。エンコードされたビットストリームは、チャネル１２５に送信されると共に、ローカルコア・レイヤ・デコーダ１１５に入力され、そこで、再構築されたコアオーディオ信号ｓｃ（ｎ）が生成される。その後、拡張レイヤエンコーダ１２０を使用して、信号ｓ（ｎ）とｓｃ（ｎ）との何らかの比較に基づいて追加情報を符号化し、任意でコア・レイヤ・デコーダ１１５からのパラメータを使用し得る。コア・レイヤ・デコーダ１１５と同様、コア・レイヤ・デコーダ１３０も、コア・レイヤ・ビットストリーム・パラメータをコア・レイヤ・オーディオ信号＾ｓｃ（ｎ）に変換する。その後、拡張レイヤデコーダ１３５が、チャネル１２５からの拡張レイヤビットストリームと信号＾ｓｃ（ｎ）とを使用して、拡張されたオーディオ出力信号＾ｓ（ｎ）を生成する。
【００１０】
かかる組み込み型符号化システムの主な利点は、特定のチャネル１２５が質の高いオーディオ符号化アルゴリズムと関連付けられた帯域幅要件を一貫してサポートできるとは限らないという点である。しかし、組み込み型コーダにより、チャネル１２５から部分的なビットストリーム（例えばコア・レイヤ・ビットストリームのみ）を受信して、例えば、拡張レイヤビットストリームが消失または破損したときにコア出力オーディオだけを生成することができる。ただし、組み込み型コーダと非組み込み型コーダとの間、さらには組み込み型符号化のさまざまな最適化目的の間でも、質のトレードオフが存在する。すなわち、質の高い拡張レイヤ符号化は、コアレイヤと拡張レイヤとの間のバランスを改善するのに役立ち得ると共に、全体的なデータレートの低下によって伝送特性（渋滞の低減など）が向上するため、拡張レイヤのパケットエラー率が低下し得る。
【００１１】
先行技術による拡張レイヤエンコーダ１２０のより詳細な実施形態が図２に挙げられている。ここで、エラー信号ジェネレータ２１０は、エラー信号Ｅを生成し、エラー信号Ｅは、エラー信号エンコーダ２２０により、処理のためにＭＤＣＴ（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ  Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｃｏｓｉｎｅ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：変形離散コサイン変換）領域に形態変換される重み付き差分信号から成る。エラー信号Ｅは、次式によって与えられる。
【００１２】
Ｅ＝ＭＤＣＴ｛Ｗ（ｓ−ｓｃ）｝  （１）
式中、Ｗはコア・レイヤ・デコーダ１１５からのＬＰ（線形予測）フィルタ係数Ａ（ｚ）に基づいた概念的な重み付き行列であり、ｓは入力オーディオ信号ｓ（ｎ）からのサンプルのベクトル（すなわちフレーム）、ｓｃはコア・レイヤ・デコーダ１１５からの対応するサンプルのベクトルである。ＭＤＣＴプロセス例が、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．７２９．１に記載されている。その後エラー信号Ｅがエラー信号エンコーダ２２０によって処理されてコード語ｉＥを生み出し、このコード語はその後チャネル１２５に送信される。本実施形態では、エラー信号エンコーダ２２０がただ１つのエラー信号Ｅで表され、関連付けられた１つのコード語ｉＥを出力するという点に注意することが重要である。その理由は、後で明らかになるであろう。
【００１３】
拡張レイヤデコーダ１３５はその後、チャネル１２５からエンコードされたビットストリームを受信し、ビットストリームを適切に非多重化してコード語ｉＥを生成する。エラー信号デコーダ２３０は、コード語ｉＥを使用して拡張レイヤエラー信号＾Ｅを再構築する。次にこのエラー信号は、信号コンバイナ２４０によって以下のとおりコアレイヤ出力オーディオ信号＾ｓｃ（ｎ）と組み合わされ、拡張オーディオ出力信号＾ｓ（ｎ）（図２の「拡張出力オーディオ」に対応）を生成する。
【００１４】
＾ｓ＝ｓｃ＋Ｗ−１ＭＤＣＴ−１｛＾Ｅ｝  （２）
式中、ＭＤＣＴ−１は逆ＭＤＣＴ（Ｏｖｅｒｌａｐ−Ａｄｄを含む）であり、Ｗ−１は概念的な逆重み付き行列である。
【００１５】
拡張レイヤエンコーダの別の実施例が図３に示されている。ここでは、エラー信号ジェネレータ３１５によるエラー信号Ｅの生成が適応型プリスケーリングを伴い、その際にコア・レイヤ・オーディオ出力ｓｃ（ｎ）に対する何らかの改変が実行される。このプロセスにより、複数のビットが生成され、それらがコード語ｉｓとして拡張レイヤエンコーダ３１０に示される。
【００１６】
加えて、拡張レイヤエンコーダ３１０は、入力オーディオ信号ｓ（ｎ）および変換されたコアレイヤ出力オーディオＳｃがエラー信号エンコーダ３２０に入力されている様子を示す。これらの信号は、拡張レイヤエラー信号Ｅの改善された符号化用の音響心理モデルを構築する目的で使用される。その後コード語ｉｓおよびｉＥは、ＭＵＸ３２５によって多重化された後、チャネル１２５に送られ、拡張レイヤデコーダ３３０によって以降のデコードが行われる。符号化されたビットストリームはｄｅｍｕｘ３３５によって受信され、ビットストリームを成分ｉＳとｉＥとに分けられる。その後、コード語ｉＥは、エラー信号デコーダ３４０によって使用され、拡張レイヤエラー信号＾Ｅを再構築する。信号コンバイナ３４５は、スケーリングビットｉｓを使用した方法で信号＾ｓｃ（ｎ）をスケーリングした後、結果を拡張レイヤエラー信号＾Ｅと組み合わせて、拡張オーディオ出力信号＾ｓ（ｎ）（図３の「拡張出力オーディオ」に対応）を生成する。
【００１７】
本発明の第１実施形態が図４に示されている。この図は、スケーリングユニット４１５によってコアレイヤ出力信号ｓｃ（ｎ）を受信する拡張レイヤエンコーダ４１０を示している。複数のスケーリングされたコアレイヤ出力信号｛Ｓ｝を生成するために、所定のゲインの組｛ｇ｝が使用される。式中、ｇｊおよびＳｊは、それぞれの組のｊ番目の候補である。スケーリングユニット４１５内で、第１実施形態が（ＭＤＣＴ）領域で信号ｓｃ（ｎ）信号を処理する式は以下のとおり。
【００１８】
Ｓｊ＝Ｇｊ×ＭＤＣＴ｛Ｗｓｃ｝；０≦ｊ＜Ｍ  （３）
式中、Ｗは何らかの概念的な重み付き行列であり得、ｓｃはコア・レイヤ・デコーダ１１５からのサンプルのベクトルであり、ＭＤＣＴは当該技術において周知の動作であり、Ｇｊはゲインベクトル候補ｇｊを利用して形成されるゲイン行列であり得、Ｍはゲインベクトル候補の数である。第１実施形態では、数多くの可能性が存在するが、Ｇｊがベクトルｇｊを対角線として使用し、その他の場所ではゼロ（すなわち、対角行列）を使用する。例えば、Ｇｊは帯行列であり得るか、恒等行列Ｉによって乗算される単純なスカラ量でさえあり得る。あるいは、時間領域に信号Ｓｊを残すことに何らかの利点が存在し得る場合もあれば、オーディオを離散型フーリエ変換（ＤＦＴ）領域など異なる領域に変換した方が有利である場合もあり得る。かかる多くの変換は、当該技術において周知である。これらの場合では、スケーリングユニットがそれぞれのベクトル領域に基づいて適切なＳｊを出力し得る。
【００１９】
しかしいずれにせよ、コアレイヤ出力オーディオをスケーリングする第１の理由は、入力信号とコア・レイヤ・コーデックとの間で有意な差をもたらし得るモデルの不一致（またはその他何らかの符号化欠陥）を補償することである。例えば、入力オーディオ信号が主として楽音信号であり、コア・レイヤ・コーデックがスピーチモデルに基づいている場合、コアレイヤ出力は大きく歪んだ信号特性を含み得る。その場合には、１つもしくは複数の拡張レイヤを経由して信号を追補的に符号化する前に、この信号成分のエネルギーを選択的に低減する方が、音質という点から見て有益である。
【００２０】
ゲインスケーリングされたコア・レイヤ・オーディオ候補ベクトルＳｊおよび入力オーディオｓ（ｎ）は、その後エラー信号ジェネレータ４２０への入力として使用され得る。例示的実施形態では、ＳおよびＳｊが対応して整合するように入力オーディオ信号ｓ（ｎ）がベクトルＳに変換される。すなわち、ｓ（ｎ）を表しているベクトルｓは、ｓｃと時間（フェーズ）的に整合しており、対応する動作は、本実施形態において、次式で表されるように適用され得る。
【００２１】
Ｅｊ＝ＭＤＣＴ｛Ｗｓ｝−Ｓｊ；０≦ｊ＜Ｍ  （４）
この式は、入力オーディオと、ＭＤＣＴスペクトル領域におけるゲインスケーリングされたコアレイヤ出力オーディオとの間の重み付き差分を表す複数のエラー信号ベクトルＥｊを生じる。さまざまな領域が考慮される他の実施形態では、それぞれの処理領域に基づいて上記の式が改変され得る。
【００２２】
その後、本発明の第１実施形態に従ってゲインセレクタ４２５を使用して複数のエラー信号ベクトルＥｊが求められ、最適なエラーベクトルＥ＊、最適なゲインパラメータｇ＊、続いて対応ゲインインデックスｉｇを生成する。ゲインセレクタ４２５は、さまざまな方法を用いて最適なパラメータＥ＊とｇ＊とを決定する。具体的には、閉ループ方式（歪み距離の最小化など）、開ループ方式（ヒューリスティック分類、モデル性能推定など）、または両方式の組み合わせを伴い得る。例示的実施形態では、バイアスされた歪み距離が使用され得る。この距離は次式で表され、元のオーディオ信号ベクトルＳと再構築されたコンポジット信号ベクトルとの間のバイアスされたエネルギー差分として与えられる。
【００２３】
【数１】
0005285162.tif 000002
式中、＾Ｅｊはエラー信号ベクトルＥｊの量子化された推定値、βｊは、概念上最適なゲイン・エラー・インデックスｊ＊を選択するという決定を補完する目的で使用されるバイアス項であり得る。信号ベクトルのベクトル量子化のための例示的な方法が、「ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＬＯＷ  ＣＯＭＰＬＥＸＩＴＹ  ＣＯＭＢＩＮＡＴＯＲＩＡＬ  ＣＯＤＩＮＧ  ＯＦ  ＳＩＧＮＡＬＳ（信号の低複雑度組み合わせコーディングのための装置および方法）」と題する米国特許出願番号第１１／５３１１２２号に記載されているが、他にも数多くの方法が可能である。Ｅｊ＝Ｓ−Ｓｊと認識すると、等式（５）は以下のように書き直され得る。
【００２４】
【数２】
0005285162.tif 000003
この式で、項εｊ＝｜Ｅｊ−＾Ｅｊ｜２は、非量子化されたエラー信号と量子化されたエラー信号との間のエネルギー差を表す。明瞭化のために、この量は「残余エネルギー」と呼ばれることがあり、「ゲイン選択基準」を評価する目的でさらに使用され得る。この場合には、最適ゲインパラメータｇ＊が選択される。かかるゲイン選択基準は等式（６）で表されるが、多数の表示形態が可能である。
【００２５】
等式（３）および（４）におけるエラー重み付け関数Ｗがベクトル＾Ｅｊ全体で等しく認識可能な歪みを十分に生成することができない場合から、バイアス項βの必要性が生じ得る。例えば、エラー重み付け関数Ｗは、エラースペクトルをある程度「白く」しようとする目的で使用され得るものの、人間の耳による歪みの認識を理由に、低周波数に対する重みを増やすことに一定の利点が存在し得る。低周波数におけるエラーの重み付けを増やした結果、高周波数信号は、拡張レイヤによって不完全にモデル化され得る。これらの場合では、Ｓｊの高周波数成分を減衰させないｇｊの値の方へ歪みの大きさをバイアスすることに直接的な利点があり得るため、高周波数を不完全にモデル化しても、最終的に再構築されたオーディオ信号の響きが不快あるいは不自然にはならない。かかる一例が、無声スピーチ信号の場合である。この場合では、入力オーディオが、人間の口から生じた空気の乱流から生み出される中高周波数の雑音のような信号で構成されるのが一般的である。コア・レイヤ・エンコーダはこのタイプの波形を直接符号化しないかもしれないが、雑音モデルを使用して同様の響きを有するオーディオ信号を生成し得る。その結果、入力オーディオとコアレイヤ出力オーディオ信号との間の相関は一般に低くなり得る。ただし、本実施形態では、エラー信号ベクトルＥｊが入力オーディオとコア・レイヤ・オーディオ出力信号との差異に基づいている。これらの信号はあまり相関していない可能性があるので、エラー信号Ｅｊのエネルギーが、入力オーディオまたはコアレイヤ出力オーディオより必ずしも低いとは限らない。そのような場合では、等式（６）でエラーを最小化すると、ゲインスケーリングが過剰になる場合があり、結果的に可聴アーティファクトの可能性が生じ得る。
【００２６】
別の場合では、バイアス係数βｊが、入力オーディオおよび／またはコアレイヤ出力オーディオ信号の他の信号特性に基づき得る。例えば、信号のスペクトルのピーク対平均値比は、その信号のハーモニックコンテントを示し得る。話し言葉やある種の音楽などの信号は、高いハーモニックコンテントを有し得ることから、高いピーク対平均値比を有し得る。ただし、スピーチコーデックによって処理された楽音信号は、符号化モデルの不一致により低質となり得る。その結果、コアレイヤ出力信号スペクトルが、入力信号スペクトルと比較したときに低いピーク対平均値比を有し得る。このような場合では、コアレイヤ出力オーディオが低エネルギーにゲインスケーリングできるようにするために、最小化プロセスにおけるバイアスの量を減らすのが有益である場合があり、それによって拡張レイヤ符号化がコンポジット出力オーディオにより顕著な影響を及ぼし得る。逆に言えば、ある種のスピーチまたは音楽入力信号は、低いピーク対平均値比を呈し得る。その場合、その信号は雑音が多いものとして認識され得るため、エラーバイアスを増やすことにより、コアレイヤ出力オーディオのスケーリング減少による便益が生まれ得る。βｊのバイアス係数を生成するための関数例は次式のとおりである。
【００２７】
【数３】
0005285162.tif 000004
式中、λは何らかのしきい値であり、ベクトルφｙのピーク対平均値比は次式によって表され得る。
【００２８】
【数４】
0005285162.tif 000005
式中ｙｋ１ｋ２は、ｙ（ｋ）のベクトルサブセットであり、ｙｋ１ｋ２＝ｙ（ｋ）；ｋ１≦ｋ≦ｋ２である。
【００２９】
最適なゲインインデックスｊ＊が等式（６）から決定されると、関連付けられたコード語ｉｇが生成され、最適なエラーベクトルＥ＊がエラー信号エンコーダ４３０に送られる。Ｅ＊は、（ＭＵＸ  ４３５により、）他のコード語との多重化に適した形態に符号化されて送信され、対応するデコーダによって使用される。例示的実施形態では、エラー信号エンコーダ４３０が、階乗パルス符号化（ＦＰＣ）を使用する。ベクトルＥ＊の符号化と関連付けられた列挙プロセスが、＾Ｅｊを生成する目的で使用されるベクトル生成プロセスから独立しているため、この方法は処理の複雑さという点から見て有利である。
【００３０】
拡張レイヤデコーダ４５０は、これらのプロセスを逆転させて、拡張オーディオ出力＾ｓ（ｎ）（図４の「拡張出力オーディオ」に対応）を生成する。具体的には、ｉｇおよびｉＥがデコーダ４５０によって受信され、ｉＥがデマルチプレクサ４５５によってエラー信号デコーダ４６０に送信され、そこで最適なエラーベクトルＥ＊がコード語から導かれる。最適なエラーベクトルＥ＊は信号コンバイナ４６５に渡され、受信した＾ｓｃ（ｎ）が等式（２）などで改変され、＾ｓ（ｎ）を生成する。
【００３１】
本発明の第２実施形態は、図５に示すとおり、マルチレイヤ組み込み型符号化システムを伴う。ここでは、本実施例を対象とする５つの組み込み型レイヤがあることが確認できる。レイヤ１および２は共にスピーチ・コーデック・ベース・レイヤ、レイヤ３、４および５は、ＭＤＣＴ拡張レイヤであり得る。そのため、エンコーダ５０２および５０４は、スピーチコーデックを利用して、エンコードされた入力信号ｓ（ｎ）を生み出し、出力する。エンコーダ５１０、５１２および５１４は拡張レイヤエンコーダを備え、各々が、エンコードされた信号に対する異なる拡張を出力する。先述の実施形態と同様、レイヤ３（エンコーダ５１０）のエラー信号ベクトルは、次式によって表され得る。
【００３２】
Ｅ３＝Ｓ−Ｓ２  （９）
式中、Ｓ＝ＭＤＣＴ｛Ｗｓ｝は、重み付けされた変換済み入力信号であり、Ｓ２＝ＭＤＣＴ｛Ｗｓ２｝は、レイヤ１／２のエンコーダ５０６から生成された、重み付けされた変換済み信号である。本実施形態では、レイヤ３が低速量子化レイヤであり得るため、対応する量子化されたエラー信号＾Ｅ３＝Ｑ｛Ｅ３｝を符号化するための比較的少数のビットが存在し得る。これらの制約下で優れた質を提供するために、Ｅ３内の係数の一部分だけが量子化され得る。符号化される係数の位置は一定または可変であり得るが、変化することが許可されている場合には、これらの位置を特定するためにデコーダに追加情報を送る必要があり得る。例えば、符号化された位置の範囲の始点がｋｓで終点がｋｅであり、０≦ｋｓ＜ｋｅ＜Ｎであれば、量子化されたエラー信号ベクトル＾Ｅ３は、その範囲内でのみゼロ以外の値を含む場合があり、その範囲から外れた位置はゼロになる。使用される符号化方法に応じて、位置・範囲情報は暗黙的でもあり得る。例えば、周波数帯が認識上重要であると考えられ得ること、および信号ベクトルの符号化はそれらの周波数に集中し得ることは、オーディオ符号化において周知である。これらの状況では、符号化範囲が可変であってよく、連続する周波数の組に及んではならない。しかし、いずれにせよ、この信号が量子化されると、コンポジット符号化出力スペクトルは次式によって構成され得る。
【００３３】
Ｓ３＝＾Ｅ３＋Ｓ２  （１０）
このスペクトルはその後、レイヤ４エンコーダ５１２への入力として使用される。
レイヤ４のエンコーダ５１２は、先述の実施形態の拡張レイヤエンコーダ４１０と似ている。ゲインベクトル候補ｇｊを使用した場合、対応するエラーベクトルは次式のように記述され得る。
【００３４】
Ｅ４（ｊ）＝Ｓ−ＧｊＳ３  （１１）
式中、Ｇｊはベクトルｇｊを対角成分とするゲイン行列であり得る。ただし本実施形態において、ゲインベクトルｇｊは量子化されたエラー信号ベクトル＾Ｅ３と以下のように関連し得る。量子化されたエラー信号ベクトル＾Ｅ３は、例えばベクトル位置ｋｓを始点とし、ベクトル位置ｋｅを終点とする周波数範囲に制限され得るため、レイヤ３の出力信号Ｓ３は、その範囲内でかなり正確に符号化されるものと推定される。そのため、本発明によれば、ゲインベクトルｇｊは、レイヤ３のエラー信号ベクトルｋｓとｋｅとの符号化位置に基づいて調整される。具体的には、それらの箇所で信号の完全性を維持するために、対応する個々のゲイン要素は一定値αに設定され得る。つまり次式のとおりである。
【００３５】
【数５】
0005285162.tif 000006
式中、０≦γｊ（ｋ）≦１であり、ｇｊ（ｋ）がｊ番目の候補ベクトルのｋ番目の位置のゲインであるのが一般的である。例示的実施形態では、定数の値が１（α＝１）だが、多くの値が可能である。加えて、周波数範囲は複数の起点および終点位置に及び得る。すなわち、等式（１２）は、エラー信号＾Ｅ３の何らかの関数に基づいた連続しない可変ゲイン範囲に分割され、一般的には次式で書き表され得る。
【００３６】
【数６】
0005285162.tif 000007
本実施例の場合、前に量子化されたエラー信号＾Ｅ３における対応位置がゼロでなければ、一定ゲインαがｇｊ（ｋ）を生成する目的で使用され、＾Ｅ３における対応位置がゼロであれば、ゲイン関数γｊ（ｋ）が使用される。１つの潜在的なゲイン関数は、次式のように定義され得る。
【００３７】
【数７】
0005285162.tif 000008
式中、Δはステップサイズ（例えばΔ〜２．２ｄＢ）であり、αは定数であり、Ｍは候補の数（例えばＭ＝４であれば、２ビット使用するだけで表すことができる）であり、ｋｉおよびｋｈはそれぞれ低周波および高周波カットオフ値であり、これらの値を超えると、ゲインリダクションが行われ得る。パラメータｋｉおよびｋｈの導入は、特定の周波数範囲でのみスケーリングが所望されるシステムで有用である。例えば、所与の実施形態では、高周波がコアレイヤによって適切にモデル化されないため、高周波数帯域内のエネルギーが、入力オーディオ信号におけるエネルギーよりも本質的に低い場合がある。そのような場合では、全体的なエラーエネルギーが結果的に増大し得るため、その領域信号でレイヤ３の出力をスケーリングすることにメリットがほとんどないか、皆無である。
【００３８】
要約すると、複数のゲインベクトル候補ｇｊは、先に符号化された信号ベクトル、この場合では＾Ｅ３の何らかの関数に基づいている。これは一般に次式で表すことができる。
ｇｊ（ｋ）＝ｆ（ｋ，＾Ｅ３）  （１５）
対応するデコーダの動作が図５の右側に示されている。符号化ビットストリーム（ｉ１からｉ５）の各種レイヤが受信されると、より質の高い出力信号がコアレイヤ（レイヤ１）デコーダを経て拡張レイヤの階層に構築される。すなわち、この実施形態であれば、最初の２層が時間領域スピーチモデル符号化（ＣＥＬＰなど）から成り、残りの３層が変換領域符号化（ＭＤＣＴなど）から成り、システムの最終的な出力＾ｓ（ｎ）が次式に従って生成される。
【００３９】
【数８】
0005285162.tif 000009
式中、＾ｅ２（ｎ）は、レイヤ２の時間領域拡張レイヤ信号であり、＾Ｓ２＝ＭＤＣＴ｛Ｗｓ２｝は、レイヤ２のオーディオ出力＾ｓ２（ｎ）に対応する重み付きＭＤＣＴベクトルである。この式では、全体出力信号＾ｓ（ｎ）が、受信される連続ビットストリームレイヤの最上位レベルから決定され得る。本実施形態では、低レベルレイヤの方が、チャネルから適切に受信される可能性が高いため、コード語セット｛ｉ１｝、｛ｉ１ｉ２｝、｛ｉ１ｉ２ｉ３｝などが、等式（１６）における拡張レイヤデコードの適正レベルを決定すると仮定される。
【００４０】
図６は、レイヤ４のエンコーダ６１０とデコーダ６５０とを示すブロック図である。図６に示すエンコーダおよびデコーダは、図４に示すものと似ているが、スケーリングユニット６１５および６７０によって使用されるゲイン値が、それぞれ周波数選択型ゲインジェネレータ６３０および６６０を介して導かれるという点が異なる。動作時、レイヤ３のオーディオ出力Ｓ３は、レイヤ３のエンコーダから出力され、スケーリングユニット６１５によって受信される。加えて、レイヤ３のエラーベクトル＾Ｅ３は、レイヤ３のエンコーダ５１０から出力され、周波数選択型ゲインジェネレータ６３０によって受信される。既述のとおり、量子化されたエラー信号ベクトル＾Ｅ３は周波数範囲が制限され得るため、例えばゲインベクトルｇｊは、等式１２に示す位置ｋｓおよびｋｅなどに基づいて調整される。等式１３に、さらに一般的な式が示されている。
【００４１】
スケーリングされたオーディオＳｊは、スケーリングユニット６１５から出力され、エラー信号ジェネレータ６２０によって受信される。上記のとおり、エラー信号ジェネレータ６２０は、入力オーディオ信号Ｓを受信し、スケーリングユニット６１５によって利用されるスケーリングベクトルごとにエラー値Ｅｊを決定する。これらのエラーベクトルは、エラーベクトルと、最適なゲイン値ｇ＊に基づいて特定のエラーＥ＊とを決定する際に使用されたゲイン値と共に、ゲインセレクタ６３５に渡される。最適なゲインｇ＊がゲインセレクタ６３５から出力されていることを表すコード語（ｉｇ）が、最適エラーベクトルＥ＊と共にエラー信号エンコーダ６４０に渡され、そこでコード語ｉＥが決定および出力される。ｉｇおよびｉＥは共にマルチプレクサ６４５に出力され、チャネル１２５を経由してレイヤ４のデコーダ６５０に送信される。
【００４２】
レイヤ４のデコーダ６５０の動作時にｉｇおよびｉＥがチャネル１２５から受信され、デマルチプレクサ６５５によって非多重化される。ゲインコード語ｉｇおよびレイヤ３のエラーベクトル＾Ｅ３は、周波数選択型ゲインジェネレータ６６０への入力として使用され、エンコーダ６１０の対応方法に従ってゲインベクトルｇ＊を生成する。その後ゲインベクトルｇ＊は、スケーリングユニット６７０内のレイヤ３の再構築されたオーディオベクトル＾Ｓ３に適用され、その出力はその後、コード語ｉＥのデコードによってエラー信号デコーダ６６５から取得されたレイヤ４の拡張レイヤ・エラー・ベクトルＥ＊と信号コンバイナ６７５で組み合わされ、図示するとおり、レイヤ４の再構築されたオーディオ出力＾Ｓ４を生成する。
【００４３】
図７は、本発明の第１および第２の実施形態にかかるエンコーダの動作を示すフローチャート７００である。上記のとおり、両実施形態は、複数のスケーリング値でエンコードされたオーディオをスケーリングし、その後そのスケーリング値を選択してエラー値を最小化する拡張レイヤを利用する。ただし、本発明の第２の実施形態では、ゲイン値を生成するために周波数選択型ゲインジェネレータ６３０が利用される。
【００４４】
論理フローが始まるのはブロック７１０で、コア・レイヤ・エンコーダが、符号化される入力信号を受信し、入力信号を符号化して符号化オーディオ信号を生成する。拡張レイヤエンコーダ４１０が符号化オーディオ信号（ｓｃ（ｎ））を受信し、スケーリングユニット４１５が、符号化オーディオ信号を複数のゲイン値でスケーリングして、関連付けられたゲイン値を各々が有する複数のスケーリングされた符号化オーディオ信号を生成する（ブロック７２０）。ブロック７３０で、エラー信号ジェネレータ４２０が、入力信号と、複数のスケーリングされた符号化オーディオ信号の各々との間に存在する複数のエラー値を決定する。その後、ゲインセレクタ４２５が複数のゲイン値からゲイン値を選択する（ブロック７４０）。上記のとおり、ゲイン値（ｇ＊）は、スケーリングされた符号化オーディオ信号と関連付けられており、入力信号と、スケーリングされた符号化オーディオ信号との間に低エラー値（Ｅ＊）が存在する結果となる。最後にブロック７５０で、トランスミッタ４４０が低エラー値（Ｅ＊）をゲイン値（ｇ＊）と共に、符号化オーディオ信号に対する拡張レイヤの一部として送信する。当業者であれば承知のとおり、送信前にＥ＊とｇ＊との両方が適切にエンコードされる。
【００４５】
上記のとおり、受信側で、符号化オーディオ信号は、拡張レイヤと共に受信される。拡張レイヤは、ゲイン値（ｇ＊）と、ゲイン値と関連付けられたエラー信号（Ｅ＊）とを備える符号化オーディオ信号に対する拡張である。
【００４６】
ステレオ用コア・レイヤ・スケーリング
上記説明では、組み込み型符号化システムについて説明されており、そこではレイヤの各々がモノラル信号を符号化していた。ここからは、ステレオまたは他のマルチチャネル信号を符号化するための組み込み型符号化システムについて説明する。簡潔化のため、２つのオーディオ入力（ソース）から成るステレオ信号という状況における技術について説明しているが、本明細書に記載されている例示的実施形態は、マルチ・チャネル・オーディオ入力の場合と同様、ステレオ信号が２つより多いオーディオ入力を有する場合にまで容易に拡大することができる。限定ではなく例示のために、２つのオーディオ入力は、左側の信号（ＳＬ）と右側の信号（ＳＲ）とから成るステレオ信号、式中ＳＬおよびＳＲはオーディオデータのフレームを表すｎ次元の列ベクトルとする。再度簡潔化のために、コアレイヤおよび拡張レイヤという２つの層から成る組み込み型符号化システムについて詳細に述べる。提案される考えは、マルチレイヤ組み込み型符号化システムにまで容易に拡大することができる。また、コーデック自体は組み込むことができず、すなわち１層のみ有することができ、そのコーデックの一部のビットはビットのステレオ専用であり、残りのビットがモノラル信号である。
【００４７】
単にモノラル信号を符号化するだけのコアレイヤと、高周波数またはステレオ信号を符号化する拡張レイヤとから成る組み込み型ステレオコーデックが知られている。その限られた場面において、コアレイヤは、ＳＬとＳＲとの組み合わせから取得されるモノラル信号（ｓ）を符号化して、符号化されたモノラル信号＾ｓを生成する。Ｈは、モノラル信号の生成に使用される２×１の組み合わせ行列であり、次式で表される。
【００４８】
ｓ＝（ｓＬ  ｓＲ）Ｈ  （１７）
なお、等式（１７）では、ＳＲが単なる右側チャネル信号ではなく、右側オーディオ信号の遅延バージョンであり得る。この遅延は、例えば、ＳＬの相関とＳＲの遅延バージョンとを最大化する目的で計算され得る。行列Ｈが［０．５  ０．５］Ｔであれば、等式１７によって左右それぞれのチャネルの重み付けが等価、すなわちｓ＝０．５ｓＬ＋０．５ｓＲとなる。本明細書に記載されている実施形態は、モノラル信号を符号化するコアレイヤと、ステレオ信号を符号化する拡張レイヤとに制限されない。組み込み型コーデックのコアレイヤおよび拡張レイヤは共に、マルチ・チャネル・オーディオ信号を符号化し得る。コア・レイヤ・マルチチャネルによって符号化されるマルチ・チャネル・オーディオ信号におけるチャネル数は、拡張レイヤによって符号化され得るマルチ・チャネル・オーディオ信号におけるチャネル数よりも少ない場合がある。（ｍ，ｎ）は、それぞれコアレイヤと拡張レイヤとによって符号化されるチャネルの数とする。Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、．．．、Ｓｎは、組み込み型システムによって符号化されるｎ個の音声チャネルを表すものとする。コアレイヤによって符号化されるｍチャネルはこれらから導かれ、次式によって取得される。
【００４９】
［ｓ１  ｓ２．．．ｓｍ］＝［ｓ１  ｓ２．．．ｓｎ］Ｈ  （１７ａ）
式中、Ｈはｎ×ｍの行列である。
先述のとおり、コアレイヤは、モノラル信号ｓをエンコードして、コアレイヤによって符号化された信号＾ｓを生成する。＾ｓからステレオ成分の推定値を生成するために、バランス係数が計算される。このバランス係数は、次式のように演算される。
【００５０】
【数９】
0005285162.tif 000010
組み合わせ行列Ｈが［０．５  ０．５］Ｔであれば、次式のように表わすことができる。
【００５１】
ｗＬ＝２−ｗＲ  （１９）
この比は、１つのパラメータのみの量子化を可能にし、他は最初のパラメータから容易に抽出可能であることに注意されたい。ステレオ出力は、次式によって計算される。
【００５２】
＾ｓＬ＝ｗＬ＾ｓ、＾ｓＲ＝ｗＲ＾ｓ  （２０）
次のセクションでは、時間領域ではなく周波数領域について説明する。周波数領域内の対応信号は大文字で表記される。すなわち、Ｓ、＾Ｓ、ＳＬ、ＳＲ、＾ＳＬ、および＾ＳＲは、それぞれｓ、＾ｓ、ｓＬ、ｓＲ、＾ｓＬ、および＾ｓＲの周波数領域信号を表す。周波数領域におけるバランス係数は、周波数領域の項を使用して演算され、次式によって計算される。
【００５３】
【数１０】
0005285162.tif 000011
かつ
＾ＳＬ＝ＷＬ＾Ｓ，＾ＳＲ＝ＷＲ＾Ｓ  （２２）
周波数領域では、これらのベクトルが、重複しないサブベクトルにさらに分割され得る。すなわち、次元数ｎのベクトルＳであれば、次式で表される次元数ｍ１、ｍ２、．．．ｍｉのｔ個のサブベクトル、Ｓ１、Ｓ、．．．、Ｓｉに分割され得る。
【００５４】
【数１１】
0005285162.tif 000012
この場合、異なるサブベクトルに対して異なるバランス係数を演算すること、すなわち次式のように表すことができる。
【００５５】
【数１２】
0005285162.tif 000013
この事例におけるバランス係数は、ゲインが考慮されていない。
【００５６】
次に図８および図９を参照すると、ステレオおよび他のマルチチャネル信号に関連する先行技術による図面が示されている。図８の先行技術による組み込み型スピーチ／オーディオ圧縮システム８００は、図１と似ているが、本実施例で左右のステレオ入力信号Ｓ（ｎ）で示されているマルチオーディオ入力信号を有する。これらの入力オーディオ信号は、図示のとおり入力オーディオｓ（ｎ）を生成するコンバイナ８１０に供給される。これら複数の入力信号は、図示のとおり拡張レイヤエンコーダ８２０にも提供される。デコード側では、拡張レイヤデコーダ８３０が、図示のとおり拡張出力オーディオ信号＾ｓＬ  ＾ｓＲを生成する。
【００５７】
図９は、図８で使用され得る従来の拡張レイヤエンコーダ９００を表す。図示のとおり、複数のオーディオ入力が、コアレイヤ出力オーディオ信号と共にバランス係数ジェネレータに提供される。拡張レイヤエンコーダ９１０のバランス係数ジェネレータ９２０が、複数のオーディオ入力を受信して信号ｉＢを生成する。この信号は、図示のとおりＭＵＸ３２５に渡される。信号ｉＢは、バランス係数の表現（ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ）である。好適な実施形態では、ｉＢが、バランス係数を表すビットシーケンスである。デコーダ側では、この信号ｉＢが、図示のとおりバランス係数要素ＷＬ（ｎ）とＷＲ（ｎ）とを生成するバランス係数デコーダ９４０によって受信され、図示のとおり信号コンバイナ９５０によって受信される。
【００５８】
マルチチャネルバランス係数演算
先述のとおり、多くの状況で、モノラル信号の符号化のために使用されるコーデックはシングル・チャネル・スピーチ用に設計されているため、コーデックモデルによって完全にはサポートされていない信号の符号化に使用されると、必ず符号化モデルノイズを生む。楽音信号および他の非スピーチ信号は、スピーチモデルに基づいたコア・レイヤ・コーデックによって適切にモデル化されない信号の例である。上記説明では、図１〜図７に関して、コアレイヤによって符号化された信号に周波数選択型ゲインを適用することが提案された。オーディオ入力と、スケーリングされ符号化された信号との間での特定の歪み（エラー値）を最小化するために、スケーリングが最適化された。上記の手法は、シングルチャネル信号の場合には良好に機能するが、拡張レイヤがステレオまたは他のマルチチャネル信号を符号化しているときにコア・レイヤ・スケーリングを適用するには最適でない場合がある。
【００５９】
ステレオ信号などマルチチャネル信号のモノラル成分は２つ以上のステレオオーディオ入力の組み合わせから取得されるため、組み合わされた信号ｓもシングル・チャネル・スピーチ・モデルに適合し得ないことから、組み合わされた信号を符号化するときに、コア・レイヤ・コーデックがノイズを生み出し得る。そのため、組み込み型符号化システムでコアレイヤによって符号化された信号のスケーリングを可能にし、それによって、コアレイヤによって生成されるノイズを減らす手法に対する必要性がある。上記のモノラル信号手法では、周波数選択型スケーリングを取得した際の特定の歪みの測定が、モノラル信号におけるエラーに基づいていた。このエラーＥ４（ｊ）は、上の等式（１１）で表される。しかし、モノラル信号の歪みだけでは、ステレオ通信システムの質を改善するのに十分でない。等式（１１）に含まれるスケーリングは、単位スケーリング係数（１）による場合、またはその他任意の恒等関数による場合がある。
【００６０】
ステレオ信号の場合には、歪み測定値によって、左右両チャネルの歪みを捕捉するべきである。ＥＬとＥＲとを、それぞれ左および右のチャネルのエラーベクトルとし、これらは次式によって与えられる。
【００６１】
ＥＬ＝ＳＬ−＾ＳＬ、ＥＲ＝ＳＲ−＾ＳＲ  （２５）
例えばＡＭＲ−ＷＢ＋標準に記載されているとおり、先行技術では、これらのエラーベクトルが次式によって計算される。
【００６２】
ＥＬ＝ＳＬ−ＷＬ・＾Ｓ、ＥＲ＝ＳＲ−ＷＲ・＾Ｓ  （２６）
次に、周波数選択型ゲインベクトルｇｊ（０≦ｊ＜Ｍ）が＾Ｓに適用される場合を考える。この周波数選択型ゲインベクトルは、行列形態でＧｊとして表記され、式中Ｇｊは、対角要素ｇｊを有する対角行列である。各ベクトルＧｊについて、エラーベクトルは次式によって計算される。
【００６３】
ＥＬ（ｊ）＝ＳＬ−ＷＬ・Ｇｊ・＾Ｓ、ＥＲ（ｊ）＝ＳＲ−ＷＲ・Ｇｊ・＾Ｓ  （２７）
ステレオ信号の推定値が、項Ｗ・Ｇｊ・＾Ｓによって与えられる。ゲイン行列Ｇが単位行列（１）またはその他任意の対角行列であり得ることが確認でき、すべての潜在的推定値がスケーリングされたすべての信号に対して実行され得るわけではないことが認識される。
【００６４】
ステレオの質を改善するために最小化される歪み測定値εは、２つのエラーベクトルの関数であり、すなわち次式によって表される。
εｊ＝ｆ（ＥＬ（ｊ）、ＥＲ（ｊ））  （２８）
歪み値が複数の歪み測定値から成り得ることが確認できる。
【００６５】
選択されている周波数選択型ゲインベクトルのインデックスｊは、次式によって与えられる。
【００６６】
【数１３】
0005285162.tif 000014
例示的実施形態では、歪み測定値が、次式によって表される。
【００６７】
εｊ＝‖ＥＬ（ｊ）‖２＋‖ＥＲ（ｊ）‖２  （３０）
あるいは、次式によって表される重み付けまたはバイアスされた歪みであり得る。
εｊ＝ＢＬ‖ＥＬ（ｊ）‖２＋ＢＲ‖ＥＲ（ｊ）‖２  （３１）
バイアスＢＬおよびＢＲは、左および右のチャネルのエネルギーの関数であり得る。
【００６８】
先述のとおり、周波数領域では、ベクトルが重複しないサブベクトルにさらに分割され得る。提案された技法を、周波数領域ベクトルをサブベクトルに分割することを含むように拡大するために、（２７）で使用するバランス係数は、サブベクトルごとに演算される。したがって、各周波数選択型ゲインのエラーベクトルＥＬおよびＥＲは、次式によって与えられるエラー・サブ・ベクトルの連結によって形成される。
【００６９】
ＥＬｋ（ｊ）＝ＳＬｋ−ＷＬｋ・Ｇｊｋ・＾Ｓｋ、ＥＲｋ（ｊ）＝ＳＲｋ−ＷＲｋ・Ｇｊｋ・＾Ｓｋ  （３２）
（２８）における歪み測定値εは、上記エラー・サブ・ベクトルの連結によって形成されたエラーベクトルの関数ということになる。
【００７０】
バランス係数の演算
先行技術を使用して生成されたバランス係数（等式２１）は、コアレイヤの出力から独立している。しかし、（３０）および（３１）で求められる歪み測定値を最小化するために、バランス係数を演算して対応する歪みを最小化することも有益であり得る。バランス係数ＷＬおよびＷＲは、次式によって演算され得る。
【００７１】
【数１４】
0005285162.tif 000015
式中、例えば図１１の図面に示すとおり、バランス係数がゲインから独立していることが確認できる。この等式は、等式（３０）と（３１）とにおける歪みを最小化する。かかるバランス係数の使用に関する課題は、次式に示すとおりである。
【００７２】
ＷＬ（ｊ）≠２−ＷＲ（ｊ）  （３４）
したがって、ＷＬとＷＲとを量子化するために別々のビットフィールドが必要とされ得る。これは、最適化に際してＷＬ（ｊ）＝２−ＷＲ（ｊ）という制約を課すことによって回避され得る。この制約に伴い、等式（３０）に最適解は、次式によって与えられる。
【００７３】
【数１５】
0005285162.tif 000016
式中、バランス係数は、図示のとおりゲイン項に依存する。図面の図１０は、依存型バランス係数を表している。バイアス係数ＢＬおよびＢＲが１つである場合には、次式が成立する。
【００７４】
【数１６】
0005285162.tif 000017
等式（３３）と（３６）とにおける項ＳＴＧｊ＾Ｓは、スケーリングされた符号化オーディオ信号と、マルチ・チャネル・オーディオ信号のうち少なくとも１つのオーディオ信号と間の相関値を表す。
【００７５】
ステレオ符号化では、平均二乗歪みよりも音源の方向と位置の方が重要であり得る。そのため、左チャネルのエネルギーと右チャネルのエネルギーとの比は、重み付き歪み測定値を最小化することよりもむしろ、方向（または音源の位置）をより良好に明示し得る。かかる場面では、等式（３５）と（３６）とで演算されたバランス係数が、バランス係数を計算するための良好な手法でない場合がある。必要なのは、符号化の前後で左右のチャネルのエネルギーの比を維持することである。符号化の前および後のチャネルのエネルギーの比は、それぞれ次式によって与えられる。
【００７６】
【数１７】
0005285162.tif 000018
これらの２つのエネルギー比を等しくし、ＷＬ（ｊ）＝２−ＷＲ（ｊ）という仮定を使用することにより、次式が得られる。
【００７７】
【数１８】
0005285162.tif 000019
この式は、生成されたバランス係数のバランス係数成分を与える。なお、（３８）で計算されたバランス係数は、Ｇｊから独立しているため、もはやｊの関数ではなく、ゲインを考慮していない自己相関バランス係数を提供する。依存型バランス係数は、図面の図１０にさらに示されている。この結果を等式２９および３２で使用することにより、次式に表すとおり、最適なコア・レイヤ・スケーリング・インデックスｊの選択を、連結されたベクトル部分ｋを含むように拡張することができる。
【００７８】
【数１９】
0005285162.tif 000020
この式は、最適なゲイン値の表現である。このゲイン値ｊ＊というインデックスが、拡張レイヤエンコーダの出力信号として送信される。
【００７９】
次に図１０を参照すると、各種実施形態にかかる拡張レイヤエンコーダと拡張レイヤデコーダとのブロック図（参照番号１０００）が示されている。入力オーディオ信号ｓ（ｎ）は、拡張レイヤエンコーダ１０１０のバランス係数ジェネレータ１０５０とゲイン・ベクトル・ジェネレータ１０２０のエラー信号（歪み信号）ジェネレータ１０３０とによって受信される。図示のとおり、コアレイヤ＾Ｓ（ｎ）からの符号化オーディオ信号は、ゲイン・ベクトル・ジェネレータ１０２０のスケーリングユニット１０２５によって受信される。スケーリングユニット１０２５は、複数のゲイン値で符号化オーディオ信号＾Ｓ（ｎ）をスケーリングするように動作して複数の符号化オーディオ信号の候補を生成し、それらの符号化オーディオ信号の候補のうち少なくとも１つがスケーリングされる。前述のとおり、１つまたは任意の所望の恒等関数によるスケーリングが用いられ得る。スケーリングユニット１０２５が、スケーリングされたオーディオＳｊを出力し、この信号はバランス係数ジェネレータ１０５０によって受信される。拡張レイヤエンコーダ１０１０によって受信されるマルチ・チャネル・オーディオ信号のオーディオ信号と各々関連付けられている複数のバランス係数成分を有するバランス係数を生成することについては、等式（１８）、（２１）、（２４）および（３３）との関連ですでに述べられている。この処理は、図示のとおりバランス係数ジェネレータ１０５０によって達成され、バランス係数成分＾ＳＬ（ｎ）、＾ＳＲ（ｎ）を生成する。等式（３８）との関連で既述のとおり、バランス係数ジェネレータ１０３０は、バランス係数をゲインから独立したものとして表している。
【００８０】
等式（２７）、（２８）および（２９）で既述のとおり、ゲイン・ベクトル・ジェネレータ１０２０は、マルチ・チャネル・オーディオ信号の推定値を生成するために符号化オーディオ信号に適用されるゲイン値の決定を担う。この処理は、スケーリングユニット１０２５とバランス係数ジェネレータ１０５０とによって達成され、これらが協力して、バランス係数と少なくとも１つのスケーリングされた符号化オーディオ信号とに基づいた推定値を生成する。ゲイン値は、バランス係数とマルチ・チャネル・オーディオ信号とに基づいており、このゲイン値は、マルチ・チャネル・オーディオ信号とマルチ・チャネル・オーディオ信号の推定値との間の歪み値を最小化するように構成されている。等式（３０）は、マルチチャネル入力信号の推定値と実際の入力信号自体との関数として歪み値を生成することを述べている。そのため、スケーリングユニット１０２５によって利用されるスケーリングベクトルごとにエラー値Ｅｊを決定するために、バランス係数成分が入力オーディオ信号ｓ（ｎ）と共に、エラー信号ジェネレータ１０３０によって受信される。これらのエラーベクトルは、エラーベクトルと、最適なゲイン値ｇ＊に基づいた特定のエラーＥ＊とを決定する際に使用されたゲイン値と共に、ゲインセレクタ１０３５に渡される。その後、ゲインセレクタ１０３５が、潜在的なゲイン値の最適なゲインの表現ｇ＊を決定するために、マルチチャネル入力信号の推定値と実際の信号自体とに基づいて歪み値を評価するように動作する。図示のとおり、最適なゲインｇ＊を表すコード語（ｉｇ）がゲインセレクタ１０３５から出力され、ＭＵＸマルチプレクサ１０４０によって受信される。
【００８１】
ｉｇおよびｉＢは共に、マルチプレクサ１０４０に出力され、トランスミッタ１０４５により、チャネル１２５を経由して拡張レイヤデコーダ１０６０に送信される。ゲイン値ｉｇの表現は、図示のとおりチャネル１２５への送信のために出力されるが、所望であれば格納しても良い。
【００８２】
デコーダ側では、拡張レイヤデコーダ１０６０の動作時に、ｉｇおよびｉＥがチャネル１２５から受信され、デマルチプレクサ１０６５によって非多重化される。そのため、拡張レイヤデコーダは、符号化オーディオ信号＾Ｓ（ｎ）と、符号化されたバランス係数ｉＢと、符号化されたゲイン値ｉｇとを受信する。ゲイン・ベクトル・デコーダ１０７０は、図示のとおり、周波数選択型ゲインジェネレータ１０７５（図１０のゲインセレクタ１０７５に対応）とスケーリングユニット１０８０とを備える。ゲイン・ベクトル・デコーダ１０７０は、符号化されたゲイン値から被復号ゲイン値を生成する。符号化されたゲイン値ｉｇは、エンコーダ１０１０の対応する方法に従ってゲインベクトルｇ＊を生成するために、周波数選択型ゲインジェネレータ１０７５に入力される。その後ゲインベクトルｇ＊はスケーリングユニット１０８０に適用され、被復号ゲイン値ｇ＊で符号化オーディオ信号＾Ｓ（ｎ）をスケーリングして、スケーリングされたオーディオ信号を生成する。信号コンバイナ１０９５は、スケーリングされたオーディオ信号Ｇｊ＾Ｓ（ｎ）に対するバランス係数デコーダ１０９０の符号化されたバランス係数出力信号を受信して、拡張出力オーディオ信号として示されている被復号マルチ・チャネル・オーディオ信号を生成し、出力する。
【００８３】
図１１は、上記等式（３３）との関連で述べられている例示的な拡張レイヤエンコーダおよび拡張レイヤデコーダのブロック図（参照番号１１００）を示し、このブロック図では、バランス係数ジェネレータ１０５０が、ゲインに依存しているバランス係数を生成する。これは、Ｇｊ信号１１１０を生成するエラー信号ジェネレータによって表されている。
【００８４】
次に図１２〜図１４を参照すると、本明細書に記載されている各種実施形態の方法論を網羅するフローが示されている。図１２のフロー１２００には、マルチ・チャネル・オーディオ信号を符号化するための方法が示されている。ブロック１２１０で、複数のオーディオ信号を有するマルチ・チャネル・オーディオ信号が受信される。ブロック１２２０で、このマルチ・チャネル・オーディオ信号が符号化され、符号化オーディオ信号を生成する。符号化オーディオ信号は、図面に表されているステレオ信号などのモノラルまたはマルチチャネル信号であり得る。さらに、符号化オーディオ信号は、複数のチャネルを備え得る。コアレイヤには１つより多くのチャネルが存在する場合があり、拡張レイヤのチャネル数は、コアレイヤのチャネル数よりも多い場合がある。次にブロック１２３０で、マルチ・チャネル・オーディオ信号のオーディオ信号と各々関連付けられているバランス係数成分を有するバランス係数が生成される。等式（１８）、（２１）、（２４）、（３３）は、バランス係数の生成について説明している。各バランス係数成分は、等式（３８）に示すとおり、生成された他のバランス係数成分に依存し得る。バランス係数を生成することは、等式（３３）、（３６）などで、スケーリングされた符号化オーディオ信号と、マルチ・チャネル・オーディオ信号のうちの少なくとも１つのオーディオ信号との間の相関値を生成することを含み得る。等式（３８）に示すとおり、少なくとも１つのオーディオ信号間での自己相関が生成され、そこから平方根を生成することができる。ブロック１２４０で、バランス係数とマルチ・チャネル・オーディオ信号とに基づいてマルチ・チャネル・オーディオ信号の推定値を生成するために符号化オーディオ信号に適用されるゲイン値が決定される。ゲイン値は、マルチ・チャネル・オーディオ信号とマルチ・チャネル・オーディオ信号の推定値との間の歪み値を最小化するように構成される。等式（２７）、（２８）、（２９）、（３０）は、ゲイン値の決定について説明している。符号化オーディオ信号をスケーリングし、スケーリングされた符号化オーディオ信号を生成するために、複数のゲイン値からゲイン値が選択され得る。歪み値は、この推定値に基づいて生成され得る。ゲイン値は、この歪み値に基づき得る。ブロック１２５０で、ゲイン値の表現が、送信および／または格納のために出力される。
【００８５】
各種実施形態によれば、図１３のフロー１３００は、マルチ・チャネル・オーディオ信号を符号化するための別の方法論を説明している。ブロック１３１０で、複数のオーディオ信号を有するマルチ・チャネル・オーディオ信号が受信される。ブロック１３２０で、このマルチ・チャネル・オーディオ信号が符号化され、符号化オーディオ信号を生成する。ブロック１３１０および１３２０のプロセスは、先述のとおり、コア・レイヤ・エンコーダによって実行される。先述のとおり、符号化オーディオ信号は、図面に表されているステレオ信号などのモノラルまたはマルチチャネル信号であり得る。さらに、符号化オーディオ信号は、複数のチャネルを備え得る。コアレイヤには１つより多くのチャネルが存在する場合があり、拡張レイヤのチャネル数は、コアレイヤのチャネル数よりも多い場合がある。
【００８６】
ブロック１３３０で、符号化オーディオ信号が複数のゲイン値でスケーリングされて複数の符号化オーディオ信号の候補を生成し、これらの符号化オーディオ信号の候補のうちの少なくとも１つがスケーリングされる。スケーリングは、ゲイン・ベクトル・ジェネレータのスケーリングユニットによって達成される。既述のとおり、符号化オーディオ信号をスケーリングすることは、ゲイン値１つでスケーリングすることを含み得る。複数のゲイン値のうちのゲイン値は、先述のとおり、ベクトルｇｊを対角成分として有するゲイン行列であり得る。このゲイン行列は周波数選択型であり得る。それはコアレイヤの出力、すなわち図面に表されている符号化オーディオ信号に依存する場合があり得る。符号化オーディオ信号をスケーリングし、スケーリングされた符号化オーディオ信号を生成するために、複数のゲイン値からゲイン値が選択され得る。ブロック１３４０で、マルチ・チャネル・オーディオ信号のオーディオ信号と各々関連付けられているバランス係数成分を有するバランス係数が生成される。バランス係数の生成は、バランス係数ジェネレータによって実行される。各バランス係数成分は、等式（３８）に示すとおり、生成された他のバランス係数成分に依存し得る。バランス係数を生成することは、等式（３３）、（３６）などで、スケーリングされた符号化オーディオ信号と、マルチ・チャネル・オーディオ信号のうちの少なくとも１つのオーディオ信号との間の相関値を生成することを含み得る。等式（３８）に示すとおり、少なくとも１つのオーディオ信号間での自己相関が生成され、そこから平方根を生成することができる。
【００８７】
ブロック１３５０で、バランス係数と少なくとも１つのスケーリングされた符号化オーディオ信号とに基づいてマルチ・チャネル・オーディオ信号の推定値が生成される。この推定値は、スケーリングされた符号化オーディオ信号と、生成されたバランス係数とに基づいて生成される。この推定値は、複数の符号化オーディオ信号の候補に対応する複数の推定値を備え得る。ブロック１３６０で、ゲイン値の最適なゲイン値の表現を決定するために、マルチ・チャネル・オーディオ信号の推定値とマルチ・チャネル・オーディオ信号とに基づいて歪み値が推定および／または生成され得る。この歪み値は、複数の推定値に対応する複数の歪み値を備え得る。この歪み値の推定値は、ゲインセレクタ回路によって達成される。最適なゲイン値は、等式（３９）によって与えられる。ブロック１３７０で、ゲイン値の表現が、送信および／または格納のために出力され得る。拡張レイヤエンコーダのトランスミッタは、先述のとおりゲイン値の表現を送信することができる。
【００８８】
図１４のフローチャート１４００で実施されるプロセスは、マルチ・チャネル・オーディオ信号の復号を表している。ブロック１４１０で、符号化オーディオ信号、符号化されたバランス係数および符号化されたゲイン値が受信される。ブロック１４２０で、符号化されたゲイン値から被復号ゲイン値が生成される。ゲイン値は先述のとおりゲイン行列である場合があり、ゲイン行列は周波数選択型であり得る。ゲイン行列は、コアレイヤの出力として受信される符号化されたオーディオに依存している場合もある。さらに、符号化オーディオ信号は、モノラル信号であっても、図面に例示されているステレオ信号などのマルチチャネル信号であっても良い。加えて、符号化オーディオ信号は、複数のチャネルを備え得る。例えば、コアレイヤには１つより多くのチャネルが存在する場合があり、拡張レイヤのチャネル数は、コアレイヤのチャネル数よりも多い場合がある。
【００８９】
ブロック１４３０で、符号化オーディオ信号が被復号ゲイン値でスケーリングされ、スケーリングされたオーディオ信号を生成する。ブロック１４４０で、スケーリングされたオーディオ信号に符号化されたバランス係数が適用され、被復号マルチ・チャネル・オーディオ信号を生成する。ブロック１４５０で、被復号マルチ・チャネル・オーディオ信号が出力される。
【００９０】
ピーク検出に基づいた選択型スケーリングマスク演算
対角要素がゲインベクトルｇｊを形成している対角行列である周波数選択型ゲイン行列Ｇｊは、上記（１４）のように定義され得る。
【００９１】
【数２０】
0005285162.tif 000021
式中、Δはステップサイズ（例えばΔ〜２．０ｄＢ）であり、αは定数であり、Ｍは候補の数（例えばＭ＝８であれば、３ビット使用するだけで表すことができる）であり、ｋｌおよびｋｈはそれぞれ低周波および高周波カットオフ値であり、これらの値を超えると、ゲインリダクションが行われ得る。ここでｋは、ｋ番目のＭＤＣＴまたはフーリエ変換係数を表す。ｇｊは周波数選択型であるが、先のレイヤの出力からは独立していることに注意されたい。ゲインベクトルｇｊは、先に符号化された信号ベクトル、この場合では＾Ｓの符号化された要素の何らかの関数に基づき得る。これは次式で表現することができる。
【００９２】
ｇｊ（ｋ）＝ｆ（ｋ，＾Ｓ）  （４１）
（２層より多い）マルチレイヤの組み込み型符号化システムで、ゲインベクトルｇｊによってスケーリングされる出力＾Ｓが、少なくとも前２層の寄与度から取得される。すなわち次式のとおりである。
【００９３】
＾Ｓ＝＾Ｅ２＋＾Ｓ１  （４２）
式中、＾Ｓ１は第１層（コアレイヤ）の出力であり、＾Ｅ２は第２の層または第１の拡張レイヤの寄与度である。この場合、ゲインベクトルｇｊが、先に符号化された信号ベクトル＾Ｓの符号化された要素と、第１の拡張レイヤの寄与度との何らかの関数であり得る。
【００９４】
ｇｊ（ｋ）＝ｆ（ｋ，＾Ｓ，＾Ｅ２）  （４３）
低い方の層の符号化モデルによる可聴ノイズの大半は谷に存在し、ピークには存在しないことが観察された。換言すれば、スペクトルピークに、元のスペクトルと符号化されたスペクトルとの間の良好な一致が存在する。そのため、ピークは変更すべきでない。すなわちスケーリングは谷に限定すべきである。この観察を好都合に使用するために、実施形態のうちの１つでは、等式（４１）の関数が＾Ｓのピークと谷とに基づいている。Ψ（＾Ｓ）は、検出された＾Ｓのピーク規模に基づいたスケーリングマスクとする。スケーリングマスクは、検出されたピークでゼロ以外の値を有するベクトル値関数である場合があり、すなわち次式によって表される。
【００９５】
【数２１】
0005285162.tif 000022
式中、＾ｓｉは＾Ｓのｉ番目の要素である。等式（４１）は、次式のように改変することができる。
【００９６】
【数２２】
0005285162.tif 000023
ピーク検出にはさまざまな手法を用いることができる。好適な実施形態では、２つの重み付き平均化フィルタを通じて絶対スペクトル｜＾Ｓ｜を渡し、フィルタ処理された出力を比較することによってピークが検出される。Ａ１およびＡ２は、２つの平均化フィルタの行列表現とする。ｌ１およびｌ２（ｌ１＞ｌ２）は、２つのフィルタの長さとする。ピーク検出関数は次式として与えられる。
【００９７】
【数２３】
0005285162.tif 000024
式中、βは経験的しきい値である。
【００９８】
具体例として、図１５と図１６とを参照する。ここでは、ＭＤＣＴ領域における符号化された信号の絶対値｜＾Ｓ｜が１５１０として両プロットに描かれている。この信号は「ピッチパイプ」からの音を表し、図示のとおり一定間隔の調和数列を成す。この信号の基本周波数は、スピーチ信号にとって妥当とみなされる範囲を超えているため、スピーチモデルに基づいたコア・レイヤ・コーダを使用してこの信号を符号化するのは困難である。そのため、相当高いレベルのノイズがコアレイヤによって生み出される。このノイズは、符号化された信号１５１０を元の信号｜Ｓ｜（１６１０）のモノラルバージョンと比較することによって観察することができる。
【００９９】
符号化された信号（１５１０）から、しきい値ジェネレータを使用して、等式４６の式βＡ１｜＾Ｓ｜に対応するしきい値１５２０が生み出される。ここでＡ１は、好適な実施形態で、長さ４５の余弦窓で信号｜＾Ｓ｜のコンボリューションを実装するコンボリューション行列である。数多くのウインドウ形状が可能であり、異なる長さを備え得る。また、好適な実施形態において、Ａ２は恒等行列である。その後、ピーク検出器が信号１５１０をしきい値１５２０と比較して、１５３０として示すスケーリングマスクΨ（＾Ｓ）を生成する。
【０１００】
その後、（等式４５で与えられた）コア・レイヤ・スケーリング・ベクトル候補を使用して、符号化された信号｜＾Ｓ｜のピーク間でノイズをスケーリングし、スケーリングされた再構築信号１６２０を生成することができる。最適候補は、上記等式３９または他で記載されているプロセスに従って選択され得る。
【０１０１】
次に図１７〜図１９を参照すると、各種実施形態に従って上記のピーク検出に基づいた選択型スケーリングマスク演算と関連付けられた方法論を表すフロー図が示される。図１７のフロー図１７００では、ブロック１７１０で、受信されたオーディオ信号の再構築されたオーディオベクトル＾Ｓにおけるピークの組が検出される。このオーディオ信号は、複数の層に組み込まれ得る。再構築されたオーディオベクトル＾Ｓは周波数領域に、ピークの組は周波数領域のピークに存在し得る。ピークの組の検出は、例えば等式（４６）によって与えられるピーク検出関数に従って実行される。なお、すべてが減衰していてピークが存在しない場合のように、この組が空であることもある。ブロック１７２０で、検出されたピークの組に基づいたスケーリングマスクΨ（＾Ｓ）が生成される。その後ブロック１７３０で、少なくともスケーリングマスクと、ゲインベクトルを表すインデックスｊとに基づいたゲインベクトルｇ＊が生成される。ブロック１７４０で、スケーリングされた再構築オーディオ信号を生成するためのゲインベクトルを有する再構築オーディオ信号がスケーリングされる。ブロック１７５０で、オーディオ信号とスケーリングされた再構築オーディオ信号とに基づいて歪みが生成される。ブロック１７６０で、生成された歪みに基づいたゲインベクトルのインデックスが出力される。
【０１０２】
次に図１８を参照すると、フロー図１８００は、ある実施形態にかかる、オーディオ信号をエンコードする代替実施形態を表す。ブロック１８１０で、オーディオ信号が受信される。このオーディオ信号は、複数の層に組み込まれ得る。オーディオ信号はその後、ブロック１８２０でエンコードされ、再構築されたオーディオベクトル＾Ｓを生成する。再構築されたオーディオベクトル＾Ｓは周波数領域に、ピークの組は周波数領域のピークに存在し得る。ブロック１８３０で、受信されたオーディオ信号の再構築されたオーディオベクトル＾Ｓにおけるピークの組が検出される。ピークの組の検出は、例えば等式（４６）によって与えられるピーク検出関数に従って実行される。なお、繰り返しになるが、すべてが減衰していてピークが存在しない場合のように、この組が空であることもある。ブロック１８４０で、検出されたピークの組に基づいたスケーリングマスクΨ（＾Ｓ）が生成される。ブロック１８５０で、スケーリングマスクに基づいた複数のゲインベクトルｇｊが生成される。再構築オーディオ信号は、ブロック１８６０で複数のゲインベクトルでスケーリングされ、複数のスケーリングされた再構築オーディオ信号を生成する。次にブロック１８７０で、オーディオ信号および複数のスケーリングされた再構築オーディオ信号とに基づいて複数の歪みが生成される。ブロック１８８０で、複数の歪みに基づいて複数のゲインベクトルからゲインベクトルが選択される。このゲインベクトルは、複数の歪みの最小の歪みと一致すべく選択され得る。ブロック１８９０で、ゲインベクトルを表すインデックスが出力され、送信および／または格納される。
【０１０３】
上記の図１７〜図１８に表されたエンコーダのフローは、先述の装置構造によって実装することができる。フロー１７００を参照すると、オーディオ信号を符号化するように動作可能な装置で、拡張レイヤエンコーダ１０１０のゲイン・ベクトル・ジェネレータ１０２０のゲインセレクタ１０３５などのゲインセレクタが、受信されたオーディオ信号の再構築されたオーディオベクトル＾Ｓにおけるピークの組を検出し、検出されたピークの組に基づいてスケーリングマスクΨ（＾Ｓ）を生成する。繰り返しになるが、このオーディオ信号は、複数の層に組み込まれ得る。再構築されたオーディオベクトル＾Ｓは周波数領域に、ピークの組は周波数領域のピークに存在し得る。ピークの組の検出は、例えば等式（４６）によって与えられるピーク検出関数に従って実行される。なお、信号内のすべてが減衰した場合には、ピークの組が存在しないこともあり得る。ゲイン・ベクトル・ジェネレータ１０２０のスケーリングユニット１０２５などのスケーリングユニットが、ゲインベクトルを表すスケーリングマスクとインデックスｊとに少なくとも基づいてゲインベクトルｇ＊を生成し、ゲインベクトルで再構築オーディオ信号をスケーリングして、スケーリングされた再構築オーディオ信号を生成する。ゲイン・ベクトル・ジェネレータ１０２０のエラー信号ジェネレータ１０３０は、オーディオ信号とスケーリングされた再構築オーディオ信号とに基づいて歪みを生成する。拡張レイヤデコーダ１０１０のトランスミッタ１０４５などのトランスミッタは、生成された歪みに基づいてゲインベクトルＳのインデックスを出力するように動作可能である。
【０１０４】
図１８のフロー１８００を参照すると、オーディオ信号を符号化するように動作可能な装置で、エンコーダが、オーディオ信号を受信し、そのオーディオ信号をエンコードして、再構築されたオーディオベクトルＳを生成する。ゲイン・ベクトル・ジェネレータ１０２０のスケーリングユニット１０２５などのスケーリングユニットが、受信されたオーディオ信号のオーディオベクトル＾Ｓにおけるピークの組を検出し、検出されたピークの組に基づいてスケーリングマスクΨ（＾Ｓ）を生成し、スケーリングマスクに基づいて複数のゲインベクトルｇｊを生成し、複数のゲインベクトルで再構築オーディオ信号をスケーリングして、複数のスケーリングされた再構築オーディオ信号を生成する。エラー信号ジェネレータ１０３０は、このオーディオ信号と、複数のスケーリングされた再構築オーディオ信号とに基づいて複数の歪みを生成する。ゲインセレクタ１０３５などのゲインセレクタは、複数の歪みに基づいて、複数のゲインベクトルからゲインベクトルを選択する。例えば、トランスミッタ１０４５は、ゲインベクトルを表すインデックスを出力する。この出力は、後に伝送および／または格納される。
【０１０５】
図１９のフロー図１９００には、オーディオ信号を復号する方法が表されている。ブロック１９１０で、再構築されたオーディオベクトル＾Ｓおよびゲインベクトルを表すインデックスが受信される。ブロック１９２０で、再構築されたオーディオベクトルにおけるピークの組が検出される。ピークの組の検出は、例えば等式（４６）によって与えられるピーク検出関数に従って実行される。なお、繰り返しになるが、すべてが減衰していてピークが存在しない場合のように、この組が空であることもある。ブロック１９３０で、検出されたピークの組に基づいたスケーリングマスクΨ（＾Ｓ）が生成される。ブロック１９４０で、少なくともスケーリングマスクと、ゲインベクトルを表すインデックスとに基づいたゲインベクトルｇ＊が生成される。ブロック１９５０で、この再構築オーディオ信号がゲインベクトルでスケーリングされ、スケーリングされた再構築オーディオ信号を生成する。この方法は、再構築されたオーディオベクトルに対する拡張を生成すること、その後、拡張された復号信号を生成するために、スケーリングされた再構築オーディオ信号とその拡張とを、再構築されたオーディオベクトルに組み合せることをさらに含み得る。
【０１０６】
図１９に表されるデコーダのフローは、先述の装置構造によって実装することができる。オーディオ信号を復号するように動作可能な装置では、例えば、拡張レイヤデコーダ１０６０のゲイン・ベクトル・デコーダ１０７０が、再構築されたオーディオベクトル＾Ｓと、ゲインベクトルを表すインデックスｉｇとを受信する。図１０に示すとおり、ｉｇがゲインセレクタ１０７５によって受信される一方で、再構築されたオーディオベクトル＾Ｓがゲイン・ベクトル・デコーダ１０７０のスケーリングユニット１０８０によって受信される。ゲイン・ベクトル・デコーダ１０７０のゲインセレクタ１０７５などのゲインセレクタは、再構築されたオーディオベクトルにおけるピークの組を検出し、検出されたピークの組に基づいてスケーリングマスクΨ（＾Ｓ）を生成し、少なくともスケーリングマスクとゲインベクトルが表すインデックスとに基づいてゲインベクトルｇ＊を生成する。繰り返しになるが、信号の大部分が減衰している場合には、このピークの組にファイルが存在しないこともあり得る。ゲインセレクタは、例えば等式（４６）で表されるようなピーク検出関数に従ってピークの組を検出する。例えば、スケーリングユニット１０８０は、再構築されたオーディオベクトルをゲインベクトルでスケーリングして、スケーリングされた再構築オーディオ信号を生成する。
【０１０７】
さらに、図６における拡張レイヤデコーダのエラー信号デコーダ６６５などのエラー信号デコーダは、再構築されたオーディオベクトルに対する拡張を生成し得る。図６の信号コンバイナ６７５のような信号コンバイナは、スケーリングされた再構築オーディオ信号と、再構築されたオーディオベクトルに対する拡張とを組み合わせて、拡張復号信号を生成する。
【０１０８】
図１２〜図１４のバランス係数の有向フローおよび図１７〜図１９のピーク検出を伴う選択型スケーリングマスクの有向フローは共に、さまざまな組み合わせで実行され得ると共に、本明細書に記載されている装置と構造とによってそのようにサポートされている点にも注意されたい。
【０１０９】
特定の実施形態を参照しながら本発明を明示および説明してきたが、当業者であれば、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、形態と詳細の各種変更が可能であることが理解されよう。例えば、上記技法は電気通信システムにおけるチャネル経由での送受信について記載されているものの、これらの技法は、ソリッド・ステート・メモリ・デバイスまたはコンピュータ・ハード・ディスクなどのデジタル・メディア・デバイスにおける格納要件を軽減する目的で信号圧縮システムを使用するシステムに等しく適用され得る。かかる変更は以下の請求項の範囲内に収まるものと意図される。
【０１１０】
本明細書および特許請求の範囲における＾ｓ、＾Ｓ、及び＾ｅは、それぞれ、国際出願の明細書および特許請求の範囲における
【０１１１】
【数２４】
0005285162.tif 000025
を示すものとして用いられている。
【図１】
0005285162.tif 000029
【図２】
0005285162.tif 000030
【図３】
0005285162.tif 000031
【図４】
0005285162.tif 000032
【図５】
0005285162.tif 000033
【図８】
0005285162.tif 000034
【図９】
0005285162.tif 000035
【図１２】
0005285162.tif 000036
【図１３】
0005285162.tif 000037
【図１４】
0005285162.tif 000038
【図１５】
0005285162.tif 000039
【図１６】
0005285162.tif 000040
【図１７】
0005285162.tif 000041
【図１８】
0005285162.tif 000042
【図１９】
0005285162.tif 000043
【図６】
0005285162.tif 000044
【図７】
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【図１０】
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【図１１】
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