(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のサブバンド信号を供給する手段（１０１）であって、前記サブバンド信号は少なくとも２つのサブバンドサンプルからなるシーケンスを１列含み、前記サブバンドサンプルの前記シーケンスはサブバンド信号の帯域幅を表し、前記サブバンド信号の帯域幅が入力信号の帯域幅よりも狭く、入力信号が所定数の入力サンプルを有するブロックを含む場合は、サブバンド信号のサブバンドサンプル数が入力サンプル数より少なくなるようにサブバンド信号を供給するよう作用する供給手段（１０１）と、
複数の残響サブバンド信号を得るために、残響フィルタを用いて各サブバンド信号をフィルタリングする手段（２０１）であって、複数の残響サブバンド信号が合わさって無相関信号を表す、フィルタリング手段（２０１）と、からなる入力信号を用いて無相関信号を生成する装置（１０２）。
【請求項２】
前記フィルタリング手段（２０１）は、前記サブバンド信号に遅延を加えるよう作用する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記フィルタリング手段（２０１）は、前記サブバンド信号に分数遅延を加えるよう作用し、前記分数遅延は、「０」より大きく、前記サブバンド信号のサンプリング周期より小さい、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記分数遅延は、前記サブバンド信号のサンプリング周期である０．９より小さく、前記サブバンド信号のサンプリング周期である０．１よりも大きい、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記フィルタリング手段（２０１）は、全域通過特性を有する、請求項１乃至４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
前記残響フィルタ（２０１）は、前記各サブバンド信号に同じ遅延を加えるよう作用する、請求項１乃至５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
前記残響フィルタ（２０１）は、前記各サブバンド信号用に、異なる群またはフィルタ係数を有する、請求項１乃至６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
前記残響フィルタは、前記サブバンド信号に所定の位相遅延を導入するよう作用する、請求項１乃至７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
前記サブバンドの数は、１より多く、１２８以下である、請求項１乃至８のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
前記サブバンドサンプル数に前記サブバンド数を乗じた数が、入力信号の所定数である、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記供給手段（１０１）は、複素直交ミラーフィルタバンクである、請求項１乃至１０のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
複数の原チャネルから得られるモノラル信号と、前記モノラル信号に関連し、複数の原チャネル間のコヒーレンスを表すチャネル間コヒーレンスの大きさとを復号化するマルチチャネル復号器であり、
前記モノラル信号から無相関信号を生成する請求項１乃至１１のいずれかに記載の生成器（１０２）と、
第１復号化出力信号を得るために第１ミキシングモードにより、および第２復号化出力信号を得るために第２ミキシングモードにより、前記モノラル信号と前記無相関信号をミックスし、前記チャネル間コヒーレンスの大きさを基に前記第１ミキシングモードおよび第２ミキシングモードを決定するよう作用するミキサー（１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８）と、からなるマルチチャネル復号器。
【請求項１３】
前記ミキサーは、各サブバンドの個別のチャネル間コヒーレンスの大きさに基づき、サブバンド領域でミキシングを行うよう作用し、
前記第１および第２復号化出力信号をサブバンド領域から時間領域に変換し、時間領域の第１および第２復号化出力信号を取得する手段（１０９、１１０）を更に備える請求項１２に記載のマルチチャネル復号器。
【請求項１４】
前記複数の原チャネルは、左側ステレオチャネルおよび右側ステレオチャネルを含み、前記第１復号化出力信号は、復号化された左側ステレオチャネルであり、前記第２復号化出力信号は、復号化された右側ステレオチャネルである、請求項１２または１３に記載のマルチチャネル復号器。
【請求項１５】
前記ミキサーは、前記モノラル信号のサブバンドを修正する手段（１０３、１０６）、または前記無相関信号のサブバンドを修正する手段１０４および１０５を含む、請求項１２乃至１４のいずれか１つに記載のマルチチャネル復号器。
【請求項１６】
前記修正手段は、信号レベル修正装置として実行される、請求項１５に記載のマルチチャネル復号器。
【請求項１７】
前記ミキサーは、前記モノラル信号の未修正サブバンドおよび前記無相関信号の修正サブバンドを加算、または前記モノラル信号の修正サブバンドおよび前記無相関信号の未修正サブバンドを加算、または前記モノラル信号の修正サブバンドおよび前記無相関信号の修正サブバンドを加算し、第１復号化出力チャネルまたは第２復号化出力チャネルのサブバンドを取得する加算器（１０７）を含む、請求項１５および１６に記載のマルチチャネル復号器。
【請求項１８】
前記生成器（１０２）は、前記モノラル信号の複数のサブバンドを供給するフィルタバンクを含み、前記フィルタバンクは、前記ミキサーおよび前記サブバンドの残響フィルタ
（２０１）に接続されるサブバンド出力を有する、請求項１２に記載のマルチチャネル復号器。
【請求項１９】
複数のサブバンド信号を供給（１０１）し、前記サブバンド信号は少なくとも２つのサブバンドサンプルからなるシーケンスを１列含み、前記サブバンドサンプルの前記シーケンスはサブバンド信号の帯域幅を表し、前記サブバンド信号の帯域幅が入力信号の帯域幅よりも狭く、前記供給工程は、入力信号が所定数の入力サンプルを有するブロックを含む場合は、サブバンド信号のサブバンドサンプル数が入力サンプル数より少なくなるようにサブバンド信号を供給し、
複数の残響サブバンド信号を得るために、残響フィルタを用いて各サブバンド信号をフィルタリングし（２０１）、複数の残響サブバンド信号が合わさって無相関信号を表すことからなる入力信号を用いて無相関信号を生成する方法（１０２）。
【請求項２０】
複数の原チャネルから得られるモノラル信号と、前記モノラル信号に関連し、複数の原チャネル間のコヒーレンスを表すチャネル間コヒーレンスの大きさを復号化するマルチチャネル復号化方法であり、
前記モノラル信号から無相関信号を請求項１９に記載の方法により生成し（１０２）、
第１復号化出力信号を得るために第１ミキシングモードにより、および第２復号化出力信号を得るために第２ミキシングモードにより、前記モノラル信号と前記無相関信号をミックスし（１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８）、前記ミキサーは、前記チャネル間コヒーレンスの大きさを基に前記第１ミキシングモードおよび第２ミキシングモードを決定するよう作用するマルチチャネル復号化方法。
【請求項２１】
コンピュータに請求項１９、２０に記載の方法を実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オーディオ情報源符号化システムに関するものであるが、同方法を他の技術分野に広く応用することもできる。ステレオ特性のパラメトリック表現を用いるオーディオ符号化システムに有用な様々な技術を紹介する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、オーディオ信号のステレオ像のパラメトリック符号化に関する。ステレオ像の特性を表すのに用いられるパラメータの代表として、チャネル間強度差（ＩＩＤ）、チャネル間時間差（ＩＴＤ）、チャネル間コヒーレンス（ＩＣ）がある。これらのパラメータを基にステレオ像を再構成するには、ＩＣパラメータに従い、２つのチャネル間の相関レベルを正確に再構成できる方法が必要である。これは、無相関法（ｄｅ−ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ  ｍｅｔｈｏｄ）によって行われる。
【０００３】
無相関信号を生成する方法はいくつかある。理想的には、全域通過周波数応答を有する線形時不変（ＬＴＩ）関数が望ましい。これを達成する周知の方法のひとつに定数遅延を用いる方法がある。しかしながら、遅延、または他のＬＴＩ全域通過関数を用い、未処理信号を加えると、非全域通過応答となる。結果として、遅延を用いる場合、典型的な櫛形フィルタを使用することとなる。この櫛形フィルタは、不要な「金属」音を発生させる場合が多く、たとえステレオワイド効果が有効に機能するとしても、原音の自然さが大幅に損なわれる。
【０００４】
周波数軸に沿ってＩＩＤ値にランダムシーケンスを加えることにより無相関信号を生成する周波数領域法が従来技術として周知であり、この周波数領域法では、オーディオチャネルごとに異なるシーケンスが用いられる。ランダムシーケンスの変更による周波数領域無相関には、プレエコーが生じてしまうという問題点がある。複数の主観評価により、非定常信号に対してプレエコーがポストエコーよりもはるかに大きな影響を及ぼすことが示されており、このことは、既に確立されている音響心理学の原理によっても裏付けられている。この問題については、過渡容量に合わせて、信号特性の変換サイズを変動することにより軽減できる。しかしながら、変換サイズの切り替え（つまり、２値）を決定するのは常に困難であり、この決定により信号の帯域幅全域に影響を与え、確固たる方法で決定を下せない可能性がある。
【０００５】
米国特許出願公報番号２００３／０２１９１３０Ａ１は、コヒーレンスを基準としたオーディオの符号化および合成について開示している。特に、臨界帯域ごとに、臨界帯域内の各サブバンドの両耳間レベル差（ＩＬＤ）および／または両耳間時間差（ＩＴＤ）等の聴覚情景パラメータを変更することにより、モノラルオーディオ信号から聴覚情景が合成される。パラメータ変更は臨界帯域の平均推定コヒーレンスを基に行われる。このコヒーレンスを基準とした変更により、元々入力された聴覚情景のオブジェクト幅と更に正確に適合するオブジェクト幅を有する聴覚情景を生成する。ステレオパラメータは、周知のＢＣＣパラメータである。ここでいうＢＣＣとはバイノーラル・キュー・コーディング（ｂｉｎａｕｒａｌ  ｃｕｅ  ｃｏｄｉｎｇ）の略である。２つの異なる無相関出力チャネルを生成する場合、離散フーリエ変換によって得られるような複数の周波数係数は、１つの臨界帯域内でグループ化される。チャネル間コヒーレンスの大きさを基に、重み係数に疑似ランダムシーケンスを乗ずる。この疑似ランダムシーケンスについては、全ての臨界帯域に対して略一定の分散値が得られ、各臨界帯域内でその平均が「０」となるように選択するのが好ましい。これと同じシーケンスが、各異なるフレームのスペクトル係数に適用される。
【特許文献１】
米国特許出願公報番号２００３／０２１９１３０Ａ１
【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、パラメトリックに符号化されたマルチチャネル信号の復号化概念、またはその信号を生成する符号化概念を提供することであり、結果として、良好なオーディオ音質および良好な符号化効率を得ることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的は、請求項１による無相関信号生成装置、請求項１３によるマルチチャネル復号器、請求項２０による無相関信号の生成方法、または請求項２１によるコンピュータプログラムにより実現される。
【０００８】
本発明は、整数遅延、好ましくは分数遅延を入力信号に与える残響フィルタを１個使用すると、復号化側において、入力したモノラル信号を基にマルチチャネル信号の第１および第２チャネルを生成する良好な無相関信号が得られるという事実に基づいている。ここで重要なのは、１個の残響フィルタで入力信号全体をフィルタリングしないと言うことである。そのかわり、数個の残響フィルタを原入力信号、つまりモノラル信号の数個のサブバンドに適用し、時間領域または周波数領域、つまりフーリエ変換を適用した場合に到達する領域において、複数の残響フィルタを用いる残響フィルタリングを行わないようにする。発明的な点は、この残響フィルタを用いるサブバンドの残響フィルタリングが、サブバンド領域において個々に実行されることにある。
【０００９】
サブバンド信号は、少なくとも２つのサブバンドサンプルからなる１つのシーケンスを含み、このサブバンドサンプルのシーケンスはサブバンド信号の帯域幅を表しており、この帯域幅は入力信号の帯域幅よりも小さい。必然的に、サブバンド信号の周波数帯域幅は、フーリエ変換によって得られた周波数係数による周波数帯域幅より大きくなる。これらサブバンド信号は、例えば３２個または６４個のフィルタバンクチャネルを有するフィルタバンクを用いて生成するのが好ましく、このフィルタバンクチャネル例の場合、ＦＦＴは１．０２４または２．０４８の周波数係数、つまり、周波数チャネルを有する。
【００１０】
サブバンド信号は、入力信号のサンプルブロックをサブバンドフィルタリングすることによって得られるサブバンド信号でもよい。また、サブバンドフィルタバンクは、ブロック処理を行わずに、連続的に適用することが可能である。しかしながら、本発明においては、ブロック処理を行うことが望ましい。
【００１１】
残響フィルタリングは、信号全体に適用されず、サブバンドごとに適用されるので、櫛形フィルタリングによる「金属」音は生じない。
【００１２】
サブバンドの２つの連続するサブバンドサンプル間のサンプル周期が大きすぎて、復号器端末側で良好なサウンドインプレッションが得られない場合、例えば、サブバンド信号のサンプリング周期を０．１から０．９、好ましくは０．２から０．８遅延させる残響フィルタの分数遅延を用いるのが好ましい。クリティカルサンプリングを行う場合、および６４個のフィルタバンクチャネルを有するフィルタバンクを用いて６４個のサブバンド信号を生成する場合、サブバンド信号のサンプリング周期は、原入力信号のサンプリング周期よりも６４倍大きくなる。
【００１３】
ここで、残響装置で用いるフィルタリングプロセスには、遅延が不可欠であるという点を注意しなければならない。出力信号は、入力信号の多数の遅延バージョンで構成されている。サブバンド領域内で良好な残響装置を実現するには、信号をサブバンドサンプリング周期の数分の１だけ遅延させるのが好ましい。
【００１４】
本発明の好適な実施形態において、各サブバンドの各残響フィルタは、全てのサブバンドに対して均一の遅延、好ましくは分数遅延を加える。しかしながら、フィルタ係数は、各サブバンドによって異なる。ＩＩＲフィルタを用いるのが好ましい。実際の状況によっては、個々のフィルタの分数遅延およびフィルタ係数をリスニングテストにより経験的に決定してもよい。
【００１５】
残響フィルタセットによってフィルタリングされたサブバンドは、無相関信号を構成する。この無相関信号は、原入力信号、つまりモノラル信号と混合され、復号化された左側チャネルおよび復号化された右側チャネルを取得する。無相関信号と原信号は、パラメトリックに符号化された信号と共に伝送されるチャネル間コヒーレンスパラメータを基に混合される。異なる左側チャネルと右側チャネル、つまり異なる第１チャネルと第２チャネルを得るためには、第１出力チャネルを得るための無相関信号とモノラル信号との混合と、第２出力チャネルを得るための無相関信号とモノラル信号の混合とが異なることになる。
【００１６】
符号化側の能率を高めるために、ステレオパラメータ群の適応型判定法を用いたマルチチャネル符号化を実行する。このため、符号器は、モノラル信号演算手段およびステレオパラメータ群生成手段に加え、左側および右側チャネルの次の部分のステレオパラメータ群の有効性を判定する手段を含む。ステレオパラメータ群がもはや有効ではないと判定されると、この判定手段が生成手段を作動させ、左側および右側チャネルの第２の時間ボーダーから開始する部分用の第２のステレオパラメータ群を演算するようにするのが好ましい。この第２の時間ボーダーもまた有効性を判定する手段により決定される。
【００１７】
そして、符号化された出力信号は、モノラル信号、第１のステレオパラメータ群、この第１のパラメータ群に対応する第１の時間ボーダー、第２のステレオパラメータ群、およびこの第２のステレオパラメータ群に対応する第２の時間ボーダーを含む。復号化側において、復号器は、新しい時間ボーダーに達するまで、有効なステレオパラメータ群を用いる。新しい時間ボーダーに到達すると、復号化は、新しいステレオパラメータ群を用いて動作する。
【００１８】
ブロック処理を行い、ブロックごとにステレオパラメータ群を判定する従来技術の方法と比較すると、符号化側で決定された時間ボーダーごとにステレオパラメータ群を適応させて判定する本発明の方法は、高い符号化効率をもたらす一方で、高い符号化品質をもたらす。これは、比較的定常信号に対しては、聞き取り可能なエラーを招くことなく、同一のステレオパラメータ群をモノラル信号サンプルの多数のブロックに使用することができるという事実によるものである。一方、非定常信号に関しては、本発明の適応型ステレオパラメータ判定方法により、信号の各部分がそれぞれ最適なステレオパラメータ群を有するように、時間分解能が改善される。
【００１９】
本発明は、分数遅延線をフィルタバンクに備えた相関分離器としての残響ユニット、および無相関化された残響信号の適応型レベル調整を用いて、先行技術の問題点を解決する。
【００２０】
続いて、本発明の態様につき、いくつか簡単に説明する。
【００２１】
本発明の一態様は、実数時間領域信号を複素フィルタバンクの分析部でフィルタリングし、このフィルタリングによって得られた複素数サブバンド信号を修正し、およびこの修正された複素数サブバンド信号を前記フィルタバンクの合成部によってフィルタリングし、また、出力信号が合成フィルタリングから得られる信号の合計である場合、複素数時間領域出力信号の実数部分を取ることにより、信号を遅延させる方法である。
【００２２】
本発明の別の態様は、サブバンド数ｎ個の有限インパルス応答フィルタが離散時間型フーリエ変換により以下の形式で与えられた場合、各複素数サブバンド信号を１つの複素数有限インパルス応答フィルタでフィルタリングすることにより、複素数サブバンド信号を修正する方法である。
【００２３】
【数１】
0004527716.tif 000002
【００２４】
ただし、パラメータはτ＝Ｔ／Ｌ、合成フィルタバンクはＬサブバンドを有し、遅延は出力信号サンプル単位で測定されたＴであることが望ましい。
【００２５】
本発明の別の態様は、フィルタＧτ(ω)がＶτ(ω)Ｇτ(ω)＋Ｖτ(ω＋π)Ｇτ(ω＋π)＝１をほぼ満たす場合、フィルタリングすることにより、複素数サブバンド信号を修正する方法である。ただし、Ｖτ(ω)は、シーケンス
【００２６】
【数２】
0004527716.tif 000003
【００２７】
の離散時間フーリエ変換であり、この場合のｐ（ｌ）は、前記複素数フィルタバンクのプロトタイプフィルタ、Αは、適切な実数正規化係数である。
【００２８】
本発明の別の態様は、フィルタＧτ(ω)がＧτ(−ω)＝Ｇτ(ω＋π)＊を満たす場合、偶数インデックス付きインパルス応答サンプルが実数となり、奇数インデックス付きインパルス応答サンプルが単なる虚数となるようにフィルタリングを実行して、複素数サブバンド信号を修正する方法である。
【００２９】
本発明の別の態様は、符号器において、ステレオパラメータ群の数が任意である場合、定期的に各ステレオパラメータ群の位置を記述する時間格子パラメータを演算し、復号器において、前記時間格子によりパラメトリックステレオ合成を適用して、入力信号のステレオ特性を符号化する方法である。
【００３０】
本発明の別の態様は、ステレオパラメータ群の時間手がかりがフレームの始まりと一致する場合、時間ポインタを送信する代わりに、第１のステレオパラメータ群の時間局在を明確に送信する入力信号のステレオ特性を符号化する方法である。
【００３１】
本発明の別の態様は、復号器において、サイド信号を合成する人工残響法を適用することにより、パラメトリックステレオを再構成するためのステレオ無相関を生成する方法である。
【００３２】
本発明の別の態様は、復号器において、各フィルタバンクチャネルでの位相遅れ調整を用いて、複素変調フィルタバンク内で前記残響法を実行することにより、パラメトリックステレオを再構成するためのステレオ無相関を生成する方法である。
【００３３】
本発明の別の態様は、残響尾部が不要であり、この残響尾部を減衰または取り除く場合、復号器において、前記残響法が信号発見専用の検出器を利用することにより、パラメトリックステレオを再構成するためのステレオ無相関を生成する方法である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
次に、本発明を添付の図面を参照しながら、本発明の範囲または精神を限定しない実施例によって説明する。
【００３５】
以下で述べる実施形態は、パラメトリックステレオ符号化に関する本発明の原理を単に例証したものである。ここに記載する構成および説明に修正や変更を加えることは当業者にとって明らかである。したがって、明細書における実施形態についての解説及び説明が提示する特定の記述内容によってではなく、特許請求の範囲によってのみ限定するつもりである。
【００３６】
従来の内挿法によって、サンプルの数分の一だけ信号を遅延させることができる。しかしながら、オーバーサンプリングされた複素数サンプルとして原信号が利用可能な場合、特殊な事態が起こる。ＱＭＦバンク内で分数遅延を実行する際、ＱＭＦチャネルごとにある一定の時間遅延に相当する位相遅延を適用するだけでは、深刻なアーティファクトが生じる。
【００３７】
この事態は、新しい手法による補償フィルタを用いれば効果的に避けることができる。この補償フィルタによって、あらゆる複素指数変調フィルタバンクにおける任意の遅延にかなり近い近似値を得ることができる。以下に、詳しく説明する。
【００３８】
連続時間モデル
演算を簡略化するため、ここでは、合成波形を用いた連続時間窓変換により、複素指数変調Ｌバンドフィルタバンクをモデル化する。
【００３９】
【数３】
0004527716.tif 000004
【００４０】
ここで、ｎおよびｋは整数かつｎ≧０であり、θは固定位相点である。変数ｔを１／Ｌの間隔で適切にサンプリングすることにより、離散時間信号の結果を得る。窓ν（ｔ）は実数であり、非常に高い正確さで、実数の信号χ（ｔ）が成り立つように選択されることが前提となる。
【００４１】
【数４】
0004527716.tif 000005
【００４２】
ただし、次式が条件となる。
【００４３】
【数５】
0004527716.tif 000006
【００４４】
ここで、＊は、複素共役を示す。また、ν（ｔ）は、本質的には周波数の間隔（−π，π）に限定された帯域であることを前提とする。インパルス応答がｈｎ（ｋ）のフィルタを用い、離散時間分析サンプルＣｎ（ｋ）をフィルタリングして各周波数帯域ｎを変更することについて考える。
【００４５】
【数６】
0004527716.tif 000007
【００４６】
次に、この変更された合成
【００４７】
【数７】
0004527716.tif 000008
【００４８】
は、周波数領域において演算可能で、次式のようになる。
【００４９】
【数８】
0004527716.tif 000009
【００５０】
ここで、
【００５１】
【数９】
0004527716.tif 000010
【００５２】
は、ｆ（ｔ）のフーリエ変換を示し、
【００５３】
【数１０】
0004527716.tif 000011
【００５４】
となる。ここで、
【００５５】
【数１１】
0004527716.tif 000012
【００５６】
は、ｎ≧０の場合の周波数帯域ｎに適用されたフィルタの離散時間フーリエ変換であり、
【００５７】
【数１２】
0004527716.tif 000013
【００５８】
となる。ここで、特殊なケースであるＨｎ（ω）＝１は、数式（７）では、Ｈ（ω）＝１を導き出すことに注意する。これは、窓ν（ｔ）が特別に設計されているためである。もう一つ重要なことは、Ｈｎ（ω）＝ｅｘｐ（−ｉω）が、ｙ（ｔ）＝ｘ（ｔ−１）となるように、Ｈ（ω）＝ｅｘｐ（−ｉω）を与えることである。
【００５９】
解法案
ｙ（ｔ）＝ｘ（ｔ−τ）となるように、サイズτの遅延を得るにあたり、問題となるのは、ｎ≧０の場合のフィルタＨｎ（ω）を以下のように設計することである。
【００６０】
【数１３】
0004527716.tif 000014
【００６１】
Ｈ（ω）は、（７）および（８）によって与えられている。ここで提案する特定の解法案とは、以下のフィルタを適用することにある。
【００６２】
【数１４】
0004527716.tif 000015
【００６３】
ここで、Ｇτ（−ω）＝Ｇτ（ω＋π）＊は、すべてのｎについて、式（８）と一致することを示す。式（７）の右側に式（１０）を挿入すると次式ができる。
【００６４】
【数１５】
0004527716.tif 000016
【００６５】
ただし、
【００６６】
【数１６】
0004527716.tif 000017
であり、
【００６７】
【数１７】
0004527716.tif 000018
【００６８】
である。初等演算によって、Ｖτ（ω）は、次式の離散時間フーリエ変換であることが示されている。
【００６９】
【数１８】
0004527716.tif 000019
【００７０】
次の線形システムを解くことにより、完璧な遅延に非常に近い近似値を得ることができる。
【００７１】
【数１９】
0004527716.tif 000020
【００７２】
これは、最小二乗法で、ＦＩＲフィルタが
【００７３】
【数２０】
0004527716.tif 000021
【００７４】
である。フィルタ係数の点からみると、この方程式（１３）は、次式のように書き換えることができる。
【００７５】
【数２１】
0004527716.tif 000022
ただし、ｋ＝０の場合、δ［ｋ］＝１となり、ｋ≠０の場合、δ［ｋ］＝０となる。
【００７６】
プロトタイプフィルタｐ（ｋ）を有する離散時間Ｌバンドフィルタバンクの場合、サンプル単位で得られた遅延はＬτであり、演算式（１２）は次式によって置き換えられる。
【００７７】
【数２２】
0004527716.tif 000023
【００７８】
ただし、Ｔは、Ｌτに最も近い整数である。ここで、フィルタｐ（ｋ）は、零点により、フィルタの支持領域を超えて拡張される。有限長のプロトタイプフィルタなので、有限ではあるが多数のντ（ｋ）だけが零点とは異なる。また、式（１４）は、線形方程式のシステムである。未知数ｇτ（ｋ）の数は、通常、小さい数が選択される。良好なＱＭＦフィルタバンクを設計するために、現在では３〜４個のタップを使用して良好な遅延性能を得ている。更に、遅延パラメータτに依存するフィルタタップｇτ（ｋ）の依存関係は、低次多項式により、正常にモデル化できることが多い。
【００７９】
ステレオパラメータに関する適応型時間格子の信号送信
パラメトリックステレオシステムは、伝達されたデータをできるだけ小さくするために、時間分解能または周波数分解能が限られているという観点から、これらを両立させる処理を常に行っている。しかしながら、音響心理学の見地から、空間手がかりの中には他の手がかりよりも重要になり得るものもあり、重要度の低い手がかりは破棄される可能性があることが知られている。したがって、時間分解能が一定である必要はない。時間格子を空間手がかりに同期させれば、ビットレート単位で大きな利得を得ることができる。これは、サイズを固定した時間セグメントに対応する各データフレームのパラメータ群の変数を送ることにより簡単に行うことができる。これらパラメータ群と対応する空間手がかりを同期させるには、適時、各パラメータ群の位置を表す時間格子データを追加して送る必要がある。時間ポインタの分解能は、総データ量が最小になるように、非常に低い値が選択される。パラメータ群の時間手がかりがフレームの始まりと一致するという特殊なケースの場合も、そのことが明確に信号で伝えられ、時間ポインタは送信されない。
【００８０】
図４は、可変かつ信号に依存する時間ボーダーを有する時間セグメントのパラメータ分析を実行する本発明の装置を示す。この発明装置は、入力信号を１個または数個の時間セグメントに分割する手段４０１を含む。前記時間セグメントを区分けする時間ボーダーは、手段４０２によって供給される。手段４０２は、空間手がかり抽出専用の検出器を用いるが、この空間手がかりは時間ボーダーをどの位置に設定するかを決定するのに適している。手段４０１は、１個または数個の時間セグメントに分割された入力信号をすべて出力する。この出力は、手段４０３に入力され、各時間セグメントのパラメータ分析を区分する。手段４０３は、分析されている時間セグメントごとにパラメータ群を１つ出力する。
【００８１】
図５は、仮の入力信号に対する時間格子ジェネレータの動作例を示す。この例において、時間ボーダー情報が他にない場合は、データフレームにつき１つのパラメータ群が用いられる。したがって、時間ボーダー情報がなくても、元々データフレームにある時間ボーダーが使用される。図５に示す時間ボーダーは、図４に示す手段４０２から出力されたものである。図５に示す時間セグメントは、図４に示す手段４０１によって設けられたものである。
【００８２】
モノラル出力信号およびステレオパラメータ群を取得するステレオ信号符号化装置は、ステレオ信号の左側チャネルと右側チャネルを加重加算して混合し、モノラル信号を算出する手段を含む。また、手段４０３は、左側チャネルの一部と右側チャネルの一部を用いて第１のステレオパラメータ群を生成しており、第１の時間ボーダーから始まるこれらの部分は、左側チャネルと右側チャネルのその後に続く部分に対する第１のステレオパラメータ群の有効性を判定する手段と接続している。
【００８３】
この判定手段は、図４の手段４０２および４０１により総括的に形成されている。
【００８４】
特に、この判定手段は、第２の時間ボーダーの生成および前記生成手段の作動に有効である。この判定手段は、この第１のステレオパラメータ群が有効でないと判定した場合、第２の時間ボーダーから始まる左側チャネルと右側チャネルの各部分の第２のステレオパラメータ群が生成されるように、生成手段を作動する。
【００８５】
図４には図示していないが、モノラル信号、第１のステレオパラメータ群、この第１のステレオパラメータ群に対応する第１の時間ボーダー、第２のステレオパラメータ群、およびこの第２のステレオパラメータ群に対応する第２の時間ボーダーをパラメトリックに符号化されたステレオ信号として出力する手段がある。前記ステレオパラメータ群の有効性を判定する手段は、過渡現象検出器を含むこともある。その理由は、過渡現象が一度起きると、信号が大幅に変形してしまい、新しいステレオパラメータを生成する必要が生じる可能性が高いためである。また、この有効性を判定する手段は、合成による分析を応用したデバイスを含むこともある。この合成による分析デバイスは、モノラル信号およびステレオパラメータ群を復号化して復号化された左側チャネルと復号化された右側チャネルを取得し、この復号化された左側チャネルと復号化された右側チャネルをそれぞれ左側チャネルおよび右側チャネルと比較し、復号化された左側チャネルと復号化された右側チャネルが、所定の閾値を超えて、左側チャネルおよび右側チャネルと異なる場合は生成手段を動作させる。
【００８６】
データフレーム１：このデータフレームには時間ボーダー情報が存在しないため、パラメータ群１に対応する時間セグメントは、データフレーム１の開始と共に始まる。
【００８７】
データフレーム２：このデータフレームには２つの時間ボーダーが存在する。パラメータ群２に対応する時間セグメントは、データフレームの第１の時間ボーダーから始まる。パラメータ群３に対応する時間セグメントは、データフレームの第２の時間ボーダーから始まる。
【００８８】
データフレーム３：このデータフレームには１つの時間ボーダーが存在する。パラメータ群４に対応する時間セグメントは、データフレームの前記時間ボーダーから始まる。
【００８９】
データフレーム４：このデータフレームには１つの時間ボーダーが存在する。この時間ボーダーは、データフレーム４が始まる境界線と一致し、これはデフォルトケースにより対処されるため、信号送信する必要はない。よって、この時間ボーダー信号を削除することができる。パラメータ群５に対応する時間セグメントは、この時間ボーダーを信号送信しなくても、データフレーム４の開始から始まる。
【００９０】
無相関法として人工残響を用いたパラメトリックステレオ再構成
パラメトリックステレオシステムでステレオ合成を行う上で極めて重要なことは、ステレオ像に幅を設けるために、左側チャネルと右側チャネル間のコヒーレンスを削減することである。これは、フィルタリングされた原モノラル信号をサイド信号に加算することで削減できる。ここで、サイド信号およびモノラル信号については、それぞれ次の通り定義する。
モノラル＝（左＋右）／２
サイド＝（左−右）／２
【００９１】
音色を大幅に変更しないために、ここで用いるフィルタは、全域通過特性を有することが望ましい。この特性を有するには、人工残響法に用いられるのと同様の全域通過フィルタを用いるのも１つの手法である。人工残響アルゴリズムは、適時十分に拡散されたインパルス応答を与えるために、通常高い時間分解能を要する。複素ＱＭＦバンク等の複素フィルタバンクを人工残響アルゴリズムの中核として使用することには非常に大きな利点がある。このフィルタバンクによって、残響特性を、例えば、残響補正、減衰時間、密度および音色の点から選択的に周波数に変えることのできる可能性が非常に高くなる。しかしながら、このフィルタバンクを実行すると、通常、時間分解能に代わって周波数分解能が高くなり、適時スムースに行われる残響法を実行することが困難になる。この問題を対処するために、新たな方法では、各ＱＭＦチャネルに一定の時間遅延に相当する位相遅延を加える分数遅延近似を用いる。この原始的な分数遅延を行うと、深刻な時間スミアを生じることとなるが、本件の場合、幸いにもこの時間スミアは非常に望ましいものである。時間スミアは、残響アルゴリズムにとって非常に望ましい時間拡散をもたらし、この時間拡散は位相遅延がｐｉ／２または−ｐｉ／２に近づくほど大きくなる。
【００９２】
人工残響法は、当たり前ながら無限インパルス応答を用いる方法であり、自然な指数関数的減衰を実現する。［ＰＣＴ／ＳＥ０２／０１３７２］は、ステレオ信号を生成するために残響ユニットを使用する場合、音の最後尾以降の残響減衰は望ましくないこともあると指摘している。しかしながら、残響信号の利得を変更することにより、この望ましくない残響尾部を容易に減衰、または完全に除去することができる。音の終わりを見つける検出器を用いれば、この目的を達成することができる。残響ユニットが、特定の信号、例えば、過渡信号でアーティファクトを発生させる場合、これらの信号検出器を使用して同信号を減衰させることができる。
【００９３】
図１は、パラメトリックステレオシステムで用いられるような信号の無相関法を行う本発明の装置を示す。本発明の装置は、複数のサブバンド信号を供給する手段１０１を備える。この供給手段は、複素ＱＭＦフィルタバンクであってもよく、全ての信号がサブバンド指数に対応している。
【００９４】
図１の手段１０１より出力されたサブバンド信号は、無相関信号１０２を供給する手段１０２、およびサブバンド信号を修正する手段１０３と１０６に入力される。１０２からの出力は、信号を修正する手段１０４と１０５に入力され、１０３、１０４、１０５、１０６からの出力は、サブバンド信号を加算する手段１０７と１０８に入力される。
【００９５】
ここで説明する本発明の実施形態においては、サブバンド信号を修正する手段１０３、１０４、１０５、１０６は、サブバンド信号を利得係数で乗じて、無相関信号と１０１から出力された未処理信号のレベルを調整し、この各ペアの合計が制御パラメータによって与えられた無相関信号の量を有する信号となるようにする。修正手段１０３乃至１０６で用いられる利得係数は正の数に限らず、負の数であることもある。
【００９６】
サブバンド信号を加算する手段１０７と１０８からの出力は、時間領域信号を供給する手段１０９と１１０に入力される。１０９からの出力は、再構成されたステレオ信号の左側チャネルに相当し、１１０からの出力は、再構成されたステレオ信号の右側チャネルに相当する。ここで説明する実施形態においては、同一の相関分離器がひとつ、両出力チャネルに用いられるが、未処理信号に無相関信号を加える手段は、２つの出力チャネルそれぞれに独立してある。ここで説明する実施形態は、信号のレベルを調整する手段に与えられる制御データと信号を加える手段に与えられる制御データにより、確実に２つの出力信号を同一かつ完全に無相関な信号にできる。
【００９７】
図２は、無相関信号を供給する手段のブロック図を示す。入力されたサブバンド信号は、サブバンド信号をフィルタリングする手段２０１に入力される。ここに説明する本発明の実施形態において、フィルタリングステップとは、全域通過フィルタリングを内蔵する残響ユニットのことである。使用するフィルタ係数は、フィルタ係数を供給する手段２０２によって与えられる。処理中のサブバンド信号のサブバンド指数が２０２に入力される。本発明のひとつの実施形態において、２０２にサブバンド指数が供給され、種々のフィルタ係数がこのサブバンド指数を基に演算される。２０１のフィルタリングステップは、入力されたサブバンド信号の遅延サンプルと共に、フィルタリング工程における中間信号の遅延サンプルを利用している。
【００９８】
本発明の重要な特徴として、整数のサブバンドサンプル遅延と分数のサブバンドサンプル遅延を供給する手段２０３がある。２０１の出力は、サブバンド信号のレベルを調整する手段２０４に入力され、サブバンド信号の信号特性を推定する手段２０５にも入力される。本発明の好適な実施形態において、この推定される特性とは、サブバンド信号の過渡の動きを示す。本実施形態において、検出された過渡現象は、サブバンド信号のレベルを調整する手段２０４に送信され、過渡の通過時に信号のレベルが下がるように調整される。２０４からの出力は、図１の１０４および１０５に入力される無相関信号である。
【００９９】
図３は、１個の分析フィルタバンクと２個の合成フィルタバンクを示している。この分析フィルタバンク３０１は、モノラル入力信号を操作し、合成フィルタバンク３０２と３０３は、再構成されたステレオ信号を操作する。
【０１００】
このように、図１は、参照番号１０２で示される無相関信号を生成する本発明の装置を示している。図１または図３に示すように、この装置は、複数のサブバンド信号を供給する手段を備え、このサブバンド信号は、少なくとも２つのサブバンドサンプルからなる１列のシーケンスを含み、このサブバンドサンプルからなるシーケンスは、入力信号の帯域幅よりも狭いサブバンド信号の帯域幅を表している。各サブバンド信号は、フィルタリングを行う手段２０１に入力される。各フィルタリング手段２０１は、複数の残響処理されたサブバンド信号が得られるように、１個の残響フィルタを含み、この複数の残響サブバンド信号が一緒になって無相関信号を表す。好ましくは、図２に示されているように、残響サブバンド信号に対してサブバンドごとに後処理をすることもあり、その場合、この後処理は、ブロック２０５が制御するブロック２０４によって行われる。
【０１０１】
各残響フィルタには、ある一定の遅延、好ましくは分数遅延が設定されており、図２に示すように、残響フィルタはそれぞれサブバンド指数によって異なる数個のフィルタ係数を有する。これは、すべてのサブバンドに対して同一の遅延を使用するが、フィルタ係数群はサブバンドごとに異ならせることが好ましいことを意味する。このことは、図２の手段２０３および２０２によって象徴的に示されているが、本明細書においても説明すると、無相関デバイスを出荷する際に、遅延およびフィルタ係数を確定しておくのが好ましいということである。その場合、遅延およびフィルタ係数は、リスニングテスト等を行って経験的に決定してもよい。
【０１０２】
図１に示すマルチチャネル復号器は、図１において１０２で示す相関信号を生成する本発明の装置を含んでいる。この図１に示すマルチチャネル復号器は、モノラル信号と、このモノラル信号のチャネル間コヒーレンスの大きさを復号化する。このチャネル間コヒーレンスの大きさとは、複数の原チャネル間のコヒーレンスを表し、この複数の原チャネルからモノラル信号は得られる。図１のブロック１０２は、モノラル信号の無相関信号を生成する生成器を構成する。ブロック１０３、１０４、１０５、１０６、および１０７と１０８は、第１の復号化出力信号を得るための第１のミキシングモード、および第２の復号化出力信号を得るための第２のミキシングモードに従い、モノラル信号と無相関信号をミキシングするミキサーを構成する。この時、ミキサーは、モノラル信号に送信されたサイド情報であるチャネル間コヒーレンスの大きさを基に、第１のミキシングモードおよび第２のミキシングモードを決定するよう作用する。
【０１０３】
ミキサーは、各サブバンドの個別チャネル間コヒーレンスの大きさを基に、サブバンド領域にてミキシング操作するのが好ましい。この場合、このマルチチャネル復号器は更に、第１および第２の復号化出力信号をサブバンド領域から時間領域に変換する手段１０９および１１０を備え、これにより時間領域の第１の復号化出力信号および第２の復号化出力信号を得る。したがって、図１に示す本発明の無相関信号を生成する手段１０２および本発明のマルチチャネル復号器は、サブバンド領域で動作し、最終段階において、サブバンド領域から時間領域への変換を行う。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
実際の状況によって、本発明のデバイスは、ハードウェアまたはソフトウェア、あるいはハードウェア構成要素およびソフトウェア構成要素を含むファームウェアで実施することができる。本発明のデバイスを部分的または完全にソフトウェアで実施する場合、本発明の方法をコンピュータ上で実行するために、本発明はコンピュータで読めるコードを有するコンピュータプログラムとなる。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明の装置を示すブロック図である。
【図２】無相関信号を生成する手段を示すブロック図である。
【図３】本発明により再構成されたステレオサブバンド信号をもとにした、１つのチャネルの分析と、１組のステレオチャネルの合成を示す図である。
【図４】信号特性を基に、パラメトリックステレオパラメータ群を時間セグメントに分割することを示すブロック図である。
【図５】信号特性を基に、パラメトリックステレオパラメータ群を時間セグメントに分割した例を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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