(57)【要約】【課題】現行ＭＰＥＧサラウンド技術は、演算負荷の重い処理を用いている。低演算量処理を実現するための方法の１つに、上記技術で用いられたフィルタバンクを実数となるよう変換する方法がある。しかし、実数処理は音質の深刻な劣化を招くエリアジングの原因となる。【解決手段】本発明は、サブバンドに対してより「ブリックウォール」のような周波数応答を提供するために、ローパワーＳＢＲの分析ＱＭＦフィルタバンクに対して、ＭＰＥＧサラウンドの分析ナイキストフィルタバンク及び合成ＱＭＦフィルタバンクに対してと同様に、ロングプロトタイプフィルタを用いることを提案する。これにより、エリアジングアーチファクトは削減される。ＭＰＥＧサラウンド内において、ゲイン等化技術は処理される信号に施された調整を抑制するために適用できる。これにより、音質におけるエリアジングの影響をさらに低減する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分析ＱＭＦフィルタバンク、コアＳＢＲ復号化手段、及び合成ＱＭＦフィルタバンクを備えるＳＢＲ復号化装置と、分析ＱＭＦフィルタバンク、分析ナイキストフィルタバンク、コアＭＰＥＧサラウンド復号化手段、合成ナイキストフィルタバンク、及び合成ＱＭＦフィルタバンクを備えるＭＰＥＧサラウンド復号化装置を効率的に接続するための方法であって、
（ａ）前記ＳＢＲ復号化装置から前記合成ＱＭＦフィルタバンクを取り除き、
（ｂ）前記ＭＰＥＧサラウンド復号化装置から前記分析ＱＭＦフィルタバンクを取り除き、
（ｃ）複合システムを形成するために、前記ＳＢＲ復号化装置の前記ＳＢＲ復号化手段の出力を、前記ＭＰＥＧサラウンド復号化装置の前記分析ナイキストフィルタバンクの入力に接続し、
（ｄ）前記複合システムの前記ＳＢＲ復号化手段を、ローパワーＳＢＲ復号化手段に置き替え、
（ｅ）前記複合システムの全ての処理を実数となるように変換し、
（ｆ）ロングプロトタイプフィルタを用いるために、前記複合システムの前記分析ＱＭＦフィルタバンク、前記分析ナイキストフィルタバンク、及び前記合成ＱＭＦフィルタバンクをアップグレードし、
（ｇ）前記実数コアＭＰＥＧサラウンド復号化手段に、その信号調整データを抑制するために等化手段を追加する
ことを特徴とする。
【請求項２】
前記実数ＱＭＦフィルタは、ＳＢＲ仕様書に開示されているフィルタバンク処理方法との互換性を維持するために、１２８の倍数に等しい長さのニュープロトタイプフィルタを用いる
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ローパワーＳＢＲ技術と効率的に組み合わせることによって、ＭＰＥＧサラウンド技術（非特許文献１参照）におけるローパワー処理を行う装置を提供する。本発明は、以下に制限はされないが、特に、放送等の低ビットレートの応用において有用である。この技術は、またメモリの必要容量を減らすため、チップサイズをより小さくすることができる。他の関連する応用として、本発明は、ホームシアターシステム、車載音響システム及び電子ゲームシステムに適用可能である。
【背景技術】
【０００２】
図１は、ステレオ信号の組に対するＭＰＥＧサラウンドの基本的原理を説明する図である。符号化処理において、音響信号はフレームごとに処理される。左右のチャンネルであるＬ及びＲは、Ｍ＝（Ｌ＋Ｒ）／２Ｍを生成するために、（１００）においてダウンミックスされる。Ｌ、Ｒ及びＭは、バイノーラルキューの組を生成するために、バイノーラルキュー検出モジュール（１０２）によって処理される。一方、Ｌ及びＲのスペクトル表現の平均をとることによって、スペクトル変換後に、ＭをＬ及びＲから生成することができる。バイノーラルキューは、スペクトルバンドごとに、Ｌ、Ｒ及びＭの表現を比較することによって算出される。音響符号化装置（１０４）は、Ｍ信号を符号化して、圧縮されたビットストリームを生成する。この音響符号化装置の例としては、ＭＰ３やＡＡＣがある。バイノーラルキューは、完全な符号列を形成するために、（１０６）において、量子化され、圧縮されたＭに多重化される。
【０００３】
バイノーラルキューは、チャンネル間レベル／強度差（ＩＩＤ）及びチャンネル間コヒーレンス／相関性（ＩＣＣ）である。ＩＣＣキューが二つの信号間（この場合、左右のチャンネル）の類似性を測るのに対し、ＩＩＤキューは相対的な信号強度を測る。一般に、レベル／強度キューは、音のバランス／定位を制御するが、コヒーレンス／相関性キューは音の幅／拡散性を制御する。これらは共に聴き手が聴覚的情景を頭の中で構成するのを助ける空間パラメータである。最新の先行技術方法において、音響スペクトルは、通常複数の「パラメータバンド」からなるグループに区分されており、バイノーラルキューの組はそれぞれのパラメータバンドにおいて算出される。先行技術において、「バイノーラルキュー」と「空間パラメータ」という用語はしばしば互換性をもって用いられる。
【０００４】
復号化処理において、逆多重化装置（１０８）は、バイノーラルキュー情報から、Ｍのビットストリームを分離する。Ｍのビットストリームは、ダウンミックス信号Ｍを復元するために、音響復号化装置（１１０）によって復号化される。ダウンミックス信号と逆量子化バイノーラルキューは、ダウンミックス信号からステレオ信号を復元するために、マルチチャンネル合成モジュール（１１２）によって処理される。これらダウンミックス信号から元の２つの信号を復元する処理は、後で説明する「チャンネル分離技術」を伴う。
【０００５】
上記の例は、符号化装置においてどのように二つの信号を１つのダウンミックス信号と空間パラメータの組で表すことができ、空間パラメータとダウンミックス信号を処理することによって、復号化装置においてどのようにダウンミックス信号を２つの信号に分離することができるのかを説明するにすぎない。その技術は、音響の２より多いチャンネル（例えば、５．１の音源からの６つのチャンネル）を、符号化処理時に１つもしくは２つのダウンミックスチャンネルに圧縮することもでき、復号化処理において復元することができる。図２における６チャンネルの例を参照すると、ここで重要となるのは、マルチステージの方法において、毎回、チャンネル分離モジュール（２００〜２０４）において１つの中間ダウンミックス信号を２つの中間ダウンミックス信号に分離する、同一の分離処理を施すことである。上記処理は単一信号を取得するまで再帰的に繰り返される。Ｌf、Ｒf、Ｌs、Ｒs、Ｃ、及びＬＦＥは、それぞれ左前、右前、左横、右横、中央、及び低周波数を示す。
【０００６】
音響信号の処理を開始するために、ＭＰＥＧサラウンドは、２組のフィルタバンクで、時間領域信号をハイブリッド時間／周波数表現に変換する。図３は、ＭＰＥＧサラウンドのフィルタバンクを示す図である。分析ＱＭＦフィルタバンク（３００）は、時間領域ダウンミックス信号を６４のサブバンドに変換する。それぞれのサブバンドは、小さなスペクトル領域の時間領域信号の断片を示している。しかしながら、低周波数領域において周波数分解能は十分ではないため、第２ステージ分析ナイキストフィルタバンク（３０１）が低周波数サブバンドをさらにハイブリッドサブバンドに分解するために用いられる。全てのサブバンド及びハイブリッドサブバンドは、マルチチャンネル信号を復元する、コアＭＰＥＧサラウンド復号化装置（３０３）への入力となる。マルチチャンネル信号は、対応する合成ナイキストフィルタバンク（３０４）及び対応する合成ＱＭＦフィルタバンク（３０５）を用いて、時間領域信号に変換される。全てのフィルタバンクは複素動作をとる。
【０００７】
ＳＢＲ復号化装置から、ダウンミックス信号を取得することは可能である。ＳＢＲは、非常に低いビットレートで符号化された音響信号の高域特性を高める帯域幅拡張技術である。図４は、ＳＢＲ決定器のフィルタバンクを示す図である。ＭＰＥＧサラウンドとは異なり、ＳＢＲは代わりにＱＭＦフィルタバンクの組を用いる。分析ＱＭＦフィルタバンク（４００）は、時間領域ダウンミックス信号を３２のサブバンドに変換する。それぞれのサブバンドは、小さなスペクトル領域の時間領域信号の断片を示している。サブバンドは、ＳＢＲ復号化装置（４０１）によって処理され、ここで「上位」（もしくは高周波数の）３２のサブバンドは合成される。ＳＢＲ復号化装置は６４のサブバンドを出力し、それらは合成ＱＭＦフィルタバンク（４０２）によって拡張ダウンミックス信号に変換される。
【０００８】
ＳＢＲ復号化装置からの出力は６４のＱＭＦサブバンドから構成されており、これはＭＰＥＧサラウンド復号化装置の分析ナイキストフィルタバンクへの入力と同一であることから、効率的な実施を実現するために、図５に示されるように２つの技術を組み合わせることが可能である。ＳＢＲ復号化装置（５０１）と分析ナイキストフィルタバンク（５０２）の間では、２つのフィルタバンクがバイパスされる。
【０００９】
本発明の目的は、ＳＢＲとＭＰＥＧサラウンドの組み合わせにおける演算量をより低減することである。
【非特許文献１】J. Herre, et al, "The Reference Model Architecture for MPEG Spatial Audio Coding", May 28-31, 2005, Audio Engineering Society 118th Convention, Paper No. 6447.
【非特許文献２】ISO/IEC 14496-3: 2001: AMD1： 2003 (E), "Bandwidth Extension", pp. 79-92.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図５に示されるシステムの演算量を、全ての処理を実数値に変換することによってさらに激減させることが可能である。図６は、新しいシステムを示す図である。ここで、全てのフィルタバンク（６００）、（６０２）、（６０４）及び（６０５）は、実数フィルタバンクを用いる。残念なことに、本変換は、必ずエイリアジング現象を引き起こしてしまう。
【００１１】
フィルタバンクは、フィルタバンクによって出力されたそれぞれのサブバンドがスペクトルの狭い領域における信号を表すように、信号を分割するように構成されている。フィルタバンクによって用いられたプロトタイプフィルタは、実際、重複する周波数応答をする傾向にあるので、エリアジングが起こる。フィルタバンクは、信号スペクトル全体にわたり、信号が調整されない場合、もしくは同量の調整が全てのサブバンドに対して行われる場合に、合成フィルタバンクにおいて、周辺サブバンドに流れ出すエリアジング成分は削除されるように設計される。
【００１２】
しかしながら、信号が調整される場合は、複素フィルタバンクは、その「オーバーサンプリング」特性を通して冗長性を持ち込むことによって、エリアジングの問題を軽減する。残念なことに、演算及びメモリ負荷を軽減するためにフィルタバンクが実数に変換された場合、信号は「オーバーサンプル」から「クリティカルサンプル」に変化する。言い換えれば、信号帯域が独立して調整される場合に、エリアジングの影響ははっきりと聴くことができるようになる。実際、エリアジングの影響は、信号スペクトルの「トーナリティ」領域周辺において特によく聴くことができる。
【００１３】
実数のＳＢＲは既に存在し、自身のアンチエリアジングツールを備えており、ローパワーＳＢＲ（６０１）として知られている。実数ＭＰＥＧサラウンド復号化装置（６０３）もまた、ハイブリッドサブバンド信号に対して調整をおこない、エリアジング成分の影響を軽減するために、アンチエリアジングツールが必要である。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、全ての処理を実数に変換し、サブバンドの周波数応答を改良するための２組のフィルタバンクに対する、ロングプロトタイプフィルタを提案する。これによって、エリアジング成分は削減される。残存するエリアジング成分については、実数ＭＰＥＧサラウンド復号化装置内で実行される信号調整を抑制するために、等化ツールを用いることができる。
【００１５】
本発明は、分析ＱＭＦフィルタバンク、コアＳＢＲ復号化手段、及び合成ＱＭＦフィルタバンクを備えるＳＢＲ復号化装置と、分析ＱＭＦフィルタバンク、分析ナイキストフィルタバンク、コアＭＰＥＧサラウンド復号化手段、合成ナイキストフィルタバンク、及び合成ＱＭＦフィルタバンクを備えるＭＰＥＧサラウンド復号化装置を効率的に接続するための方法であって、
（ａ）前記ＳＢＲ復号化装置から前記合成ＱＭＦフィルタバンクを取り除き、
（ｂ）前記ＭＰＥＧサラウンド復号化装置から前記分析ＱＭＦフィルタバンクを取り除き、
（ｃ）複合システムを形成するために、前記ＳＢＲ復号化装置の前記ＳＢＲ復号化手段の出力を、前記ＭＰＥＧサラウンド復号化装置の前記分析ナイキストフィルタバンクの入力に接続し、
（ｄ）前記複合システムの前記ＳＢＲ復号化手段を、ローパワーＳＢＲ復号化手段に置き替え、
（ｅ）前記複合システムの全ての処理を実数となるように変換し、
（ｆ）ロングプロトタイプフィルタを用いるために、前記組み合わせたシステムの前記分析ＱＭＦフィルタバンク、前記分析ナイキストフィルタバンク、及び前記合成ＱＭＦフィルタバンクをアップグレードし、
（ｇ）前記実数コアＭＰＥＧサラウンド復号化手段に、その信号調整データを抑制するために等化手段を追加することを特徴とする。
【００１６】
本発明の実施の形態の１つにおいて、ＳＢＲ仕様書において開示されているフィルタバンク処理方法との互換性を維持するために、実数ＱＭＦフィルタには１２８の倍数に等しい長さをもったニュープロトタイプフィルタを用いている。
【００１７】
なお、本発明は上記に記載の方法としてだけではなく、（i）装置、（ii）プログラム、及び（iii）そのようなプログラムが記憶される記憶媒体として実現することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、符号列のシンタックスを変形することなく、ＭＰＥＧサラウンドとローパワーＳＢＲを組み合わせることによって、処理の演算量を低減する。ローパワーＳＢＲとの下位互換性は重要である。なぜなら、それは業界において急速に普及しているバンド幅拡張技術であるからである。音質の軽微な劣化は、特に低ビットレート応用に対して、本発明が提案する処理及びチップサイズの大幅な削減とのトレードオフである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に示す実施の形態は、単に様々な進歩性の原理を説明しているにすぎない。ここに記載される詳細の変形は、当業者にとっては明らかであると理解される。よって、本発明は、特許請求項の範囲においてのみ限定されるのであって、以下の具体的、説明的な詳細に限定されるものではないとする。
【００２０】
本発明の実施の形態１として、図６に示されるように、複合ＭＰＥＧサラウンドとＳＢＲシステムの全ての処理は実数となるように変換される。実数ＳＢＲは、ローパワーＳＢＲ（６０１）に置き換えられる。この処理は、処理負荷を本質的に二分する。ＱＭＦフィルタバンク（６００）及び（６０５）を実数となるように変化させる処理もまた、変調関数における回転ファクタの変化を伴う。この処理の詳細はローパワーＳＢＲに関する仕様書［３］に十分に述べられており、本開示の範囲外である。
【００２１】
図７は、ロングプロトタイプフィルタを使用するために、３つの実数フィルタバンク（６００）、（６０２）及び（６０５）をアップグレードさせることによって、エリアジングの問題を軽減するように、図６の実数システムをどのようにさらに拡張することができるかを示す図である。アップグレードされたフィルタバンクは、（７００）、（７０２）及び（７０５）である。
【００２２】
より長いプロトタイプフィルタを用いることにより、理想の「ブリックウォール」応答に近い周波数応答を実現することができる。そのようなフィルタは、連続するサブバンドの周波数応答間の重複領域を軽減することができる。よって、生成されるエリアジング成分の量を削減する。さらに、残存するエリアジング成分も、スペクトル的にメイン成分近くに設定されるため、人間の耳がもつ音響心理によってより効果的にマスクされる。図８は、これを説明する図である。［３］に開示された処理方法との互換性を維持するために、ニュープロトタイプフィルタの長さを１２８の倍数にすることが必要不可欠である。
【００２３】
本発明はまた、実数ＭＰＥＧサラウンド復号化装置（７０３）に等化手段（７０６）を追加してもよい。等化手段は、スペクトル方向にサブバンド信号のトーナル領域になされた調整を軽減し、よってエリアジングサウンドをより小さくする。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】空間音響符号化の原理を示す図である。
【図２】２より多いダウンミックス信号を個々の信号に分離するマルチチャンネル分離を示す図である。
【図３】ＭＰＥＧサラウンド復号化装置を示す図である。
【図４】ＳＢＲ復号化装置を示す図である。
【図５】１つの合成ＱＭＦフィルタバンクと１つの分析ＱＭＦフィルタバンクをバイパスすることによって、ＳＢＲ及びＭＰＥＧサラウンドを組み合わせる方法を示す図である。
【図６】全てのフィルタバンクと同様に、ＳＢＲに代わってローパワーＳＢＲが用いられる低演算量モード、及びＭＰＥＧサラウンドが実数モードで作動するようにすることを示す図である。
【図７】エリアジングアーチファクトを抑制するために、等化ツールが実数ＭＰＥＧサラウンドに追加されると同様に、低プロトタイプフィルタがフィルタバンクに用いられることを示す図である。
【図８】ロング及びショートのプロトタイプフィルタの周波数応答の比較を示す図である。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【外国語明細書】
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