JP2008529056A - マルチチャネル音声符号化における適応ビット割り当て - Google Patents
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Abstract
Description
・マルチチャネル音声符号化/復号化の改善。
・音声伝送システムの改善。
・マルチチャネル音声復元品質の改善。
・比較的低ビットレートでの高品質マルチチャネル音声。
・マルチステージ副信号エンコーダなどのマルチステージ・エンコーダに対する利用可能なビット割り当て量の効率的使用。
・ステレオ音像の躍動感あふれる表現。
・ステレオ信号再生品質の向上。
本発明が提供する他の利点は、以下の本発明の実施形態の詳細な説明を読めば理解されるであろう。
・符号化ステージに割り当てられると仮定されたビット数に従い、符号化ステージ性能を推定する。
・符号化ステージの推定性能を評価する。
・推定性能の評価に基づき、第1の符号化ステージに第1のビット量を割り当てる。
一般に、チャネル間予測(ICP)技術は、チャネル間に内在するチャネル間相関を利用する。ステレオ符号化では、チャネルは普通、左信号l(n)と右信号r(n)により表される。それと等価の表現は、モノラル信号m(n)(主信号の特殊な場合)及び副信号s(n)である。両方の表現は同等であり、通常は従来の行列演算で関連付けられる。
図10Bは、モノラル符号化とマルチステージ・ハイブリッド副信号符号化とを有するオーディオエンコーダを示している。モノラル信号m(n)は、復号化側に転送するために、符号化され量子化(Q0)される。副信号予測用のICPモジュールは、FIRフィルタH(z)を提供し、それは、復号化側への転送のため量子化(Q1)される。追加の品質は、副信号予測誤差e(n)を符号化及び/又は量子化(Q2)することにより取得してもよい。残留誤差が量子化されるとき、符号化はもはや純粋にパラメトリックと呼ぶことはできないので、副エンコーダはハイブリッド・エンコーダと呼ばれることに注意のこと。
本発明は、チャネル間相関が弱いと副信号予測の精度が悪化するという認識を基にしている。他方、チャネル間相関が強ければ多くの場合、副信号予測の精度は高い。
前述のように、所与の性能測定値を最適化するために、(例えば、チャネル間予測のために)使用されるビット割り当てとフィルタ次元数/長さとの組み合わせを選択することも可能である。
を代入すると次式が得られる。
簡単に述べたように、主/副の相関が0に近い場合は、ICPフィルタリングを全然使用しないで、その代わりビット割り当て量全部を第2の量子化器に割り当てたほうがよいことがある。同じ種類の信号に関しては、第2の量子化器の性能が十分でない場合、信号は純粋なパラメトリックICPフィルタリングを使用して符号化してもよい。後者の場合は、許容できるステレオ又はマルチチャネルの復元を提供するため、ICPフィルタリング手順をいくぶん変更するのがよいこともある。
パラメトリック表現だけが使用される場合、目的はもはやMSEだけを最小化することではなく、モノラル信号と副信号との相関がない事例にうまく対処できるように、MSEと平滑化及び正則化を結びつけることである。
連続したフレーム間のICPフィルタ特性の急激な変化により、復元されたステレオ音像に邪魔なエイリアシング歪みと不安定な状態が起こる。この原因は、予測アプローチによって固定フィルタリング手法とは対照的に大きなスペクトル変動が生じることにある。
以前示唆されたアルゴリズムは、周波数帯域処理を利用してよい結果を得る。実際のところ、空間音響心理学の教えるところでは、低い周波数の音の定位の支配的なきっかけはチャネル間の時間差であり[6](非特許文献3)、一方高い周波数ではチャネル間のレベル差である。この示唆するところは、ステレオ又はマルチチャネルの復元に当たっては、スペクトムの異なる領域は、異なる方法及び異なるビットレートを使用して符号化することで利益を得ることができるということである。例えば、適応制御ビット割り当てを行うパラメトリックとノンパラメトリックのハイブリッド符号化は、低周波数帯域で実施でき、他の符号化スキームには高周波数帯域で使用できるものがある。
可変フレーム長に関しては、符号化フレームは、様々なフレーム分割構成に従って、一般に相当数のサブフレームに分割してもよい。サブフレームのサイズは異なってもよいが、所与のフレーム分割構成のどれをとっても、サブフレームの長さの合計は、通常全体の符号化フレームの長さに等しい。例として引用によって本明細書に援用する同時係属の米国特許出願第11/011765号及び対応国際出願PCT/SE2004/001867に記載されるように、複数の符号化スキームが提供されている。ここで、各符号化スキームは、それぞれのサブフレームを全部合わせると全体の符号化フレーム(マスタフレームとも呼ばれる)を構成するサブフレームセットを特徴とするか、又はそれに関連する。好ましくは、符号化される信号の信号コンテンツに少なくとも一部依存して、特定の符号化スキームが選択され、次いで信号は、選択されたサブフレームセットの各サブフレームでそれぞれ符号化される。
mk=1は、フィルタ長を2×PとしてL/2ミリ秒のフレーム。
mk=2は、フィルタ長を4×PとしてLミリ秒の最大フレーム。
Claims (37)
- マルチチャネル音声信号を符号化する符号化方法であって、
第1信号符号化処理で前記マルチチャネルのうちの少なくとも1つのチャネルの第1の信号を符号化する第1符号化ステップと、
マルチステージ符号化処理である第2信号符号化処理で、前記マルチチャネルのうちの少なくとも1つのチャネルの第2の信号を符号化する第2符号化ステップと、
前記マルチチャネル音声信号の特性に基づいて、前記マルチステージ信号符号化処理における異なる符号化ステージ間に符号化ビット数を適応的に割り当てる割り当てステップと、
を有することを特徴とする符号化方法。 - 前記割り当てステップは、前記マルチチャネル音声信号のチャネル間相関特性に基づいて実行されることを特徴とする請求項1に記載の符号化方法。
- 前記割り当てステップは、フレームごとに実行されることを特徴とする請求項1に記載の符号化方法。
- 前記割り当てステップは、前記符号化ステージの少なくとも1つの推定性能に基づいて実行されることを特徴とする請求項1に記載の符号化方法。
- 前記割り当てステップは、
前記第1の符号化ステージに割り当てられると仮定されるビット数に従い、第1の符号化ステージの推定性能を評価するステップと、
前記評価に基づいて、第1の符号化ビット量を前記第1の符号化ステージに割り当てるステップと、
を有することを特徴とする請求項4に記載の符号化方法。 - 前記マルチステージ信号符号化処理は、前記第1の信号及び前記第2の信号に基づいて前記第2の信号の予測のための適応チャネル間予測を第1の符号化ステージ内に有し、信号予測誤差に少なくとも一部基づいて性能を推定することを特徴とする請求項4又は5に記載の符号化方法。
- 前記性能は、前記チャネル間予測で生成される第2の信号復元データの量子化のために割り当てられるビット数に応じて、量子化誤差の推定にも基づいて推定されることを特徴とする請求項6に記載の符号化方法。
- 前記マルチステージ信号符号化処理は、更に、前記第1の符号化ステージからの前記信号予測誤差を符号化する符号化処理を第2の符号化ステージ内に備えることを特徴とする請求項6に記載の符号化方法。
- 前記マルチステージ信号符号化処理は、パラメトリック符号化処理とノンパラメトリック符号化処理とのハイブリッド処理であり、符号化ビットは、チャネル間相関特性に基づいてパラメトリック符号化ステージとノンパラメトリック符号化ステージとの間に割り当てられることを特徴とする請求項1に記載の符号化方法。
- 前記符号化ビット数は前記マルチステージ信号符号化処理に対するビット割り当て量によって決定され、前記ビット割り当てを表す出力データも生成されることを特徴とする請求項1に記載の符号化方法。
- 前記第2信号符号化処理の性能を表す測定値を最適化するために、符号化のためのビット割り当てとフィルタ長との組み合わせを選択する選択ステップを更に有することを特徴とする請求項1に記載の符号化方法。
- 少なくとも前記第1の符号化ステージの性能を表す測定値を最適化するために、前記第1の符号化ステージに割り当てられるビット数と前記第1の符号化ステージで使用されるフィルタ長との組み合わせを選択するステップを更に有することを特徴とする請求項5に記載の符号化方法。
- 前記選択されたビット割り当てとフィルタ長とを表す出力データが生成されることを特徴とする請求項11又は12に記載の符号化方法。
- 符号化フレーム全体にわたり、前記第2信号符号化処理の性能を表す測定値を最適化するために、符号化フレームのサブフレームセットへのフレーム分割構成と、各サブフレームの符号化のためのビット割り当て及びフィルタ長との組み合わせを選択するステップと、
前記選択された組み合わせに応じて、前記選択されたサブフレームセットの各サブフレームで、前記第2の信号を別々に符号化するステップと、
を更に有することを特徴とする請求項1に記載の符号化方法。 - 符号化フレーム全体にわたり、少なくとも前記第1の符号化ステージの前記性能を表す測定値を最適化するために、符号化フレームのサブフレームセットへのフレーム分割構成と、各サブフレームに対する前記第1の符号化ステージに割り当てられるビット数と、各サブフレームに対する前記第1の符号化ステージで使用されるフィルタ長との組み合わせを選択するステップと、
前記選択された組み合わせに応じて、前記選択されたサブフレームセットの各サブフレームの前記第2の信号を別々に符号化するステップと、
を更に有することを特徴とする請求項5に記載の符号化方法。 - 前記選択されたフレーム分割構成と、前記選択されたフレーム分割構成の各サブフレームに対するビット割り当て及びフィルタ長とを表す出力データが生成されることを特徴とする請求項14又は15に記載の符号化方法。
- 各サブフレームに対する前記フィルタ長は、符号化フレームのサブフレームセットへのフレーム分割構成の表示が同時に各サブフレームに対する選択されたフィルタ次元数の表示を提供しそれにより必要な信号伝送量を減少できるように、前記サブフレーム長に依存して選択されることを特徴とする請求項16に記載の符号化方法。
- 符号化されたマルチチャネルの音声信号を復号化する方法であって、
第1の信号復元データに応じて、第1信号復号化処理において前記マルチチャネルのうちの少なくとも1つのチャネルの符号化された第1の信号を復号化する第1復号化ステップと、
第2の信号復元データに応じて、第2マルチステージ信号復号化処理において前記マルチチャネルのうちの少なくとも1つのチャネルの符号化された第2の信号を復号化する第2復号化ステップと、
対応する第2マルチステージ信号符号化処理において、異なる符号化ステージ間にビット数がどのように割り当てられたかを表すビット割り当て情報を受信する受信ステップと、
前記ビット割り当て情報に基づき、前記第2マルチステージ信号復号化処理において前記第2の信号復元データを分析する方法を決定する決定ステップと、
を有することを特徴とする復号化方法。 - マルチチャネルの音声信号を符号化する装置であって、
前記マルチチャネルのうちの少なくとも1つのチャネルの第1の信号を符号化する第1エンコーダと、
前記マルチチャネルのうちの少なくとも1つのチャネルの第2の信号を符号化する第2マルチステージ・エンコーダと、
前記マルチチャネルの音声信号の特性に基づいて、前記第2マルチステージ・エンコーダにおける異なる符号化ステージ間への符号化ビット数の割り当てを適応的に制御する制御手段と、
を有することを特徴とする装置。 - 前記制御手段は、前記マルチチャネルの音声信号のチャネル間相関特性に基づいて、前記異なる符号化ステージ間への符号化ビット数の割り当てを制御可能であることを特徴とする請求項19に記載の装置。
- 前記制御手段は、フレームごとに前記異なる符号化ステージ間へのビットの割り当てを適応的に制御可能であることを特徴とする請求項19に記載の装置。
- 前記制御手段は、前記符号化ステージの少なくとも1つの推定性能に基づき、前記異なる符号化ステージ間への符号化ビット数の割り当てを適応的に制御可能であることを特徴とする請求項19に記載の装置。
- 前記制御手段は、
前記第1の符号化ステージに割り当てられると見なされるビット数に応じて、前記第2のマルチステージ・エンコーダの第1の符号化ステージの推定性能を評価する手段と、
前記評価に基づき、前記第1の符号化ステージに前記第1の符号化ビット量を割り当てる手段と、
を備えることを特徴とする請求項22に記載の装置。 - 前記第1の符号化ステージは、前記第1の信号と前記第2の信号とに基づいて第2の信号の予測のための適応チャネル間予測フィルタを有し、前記制御手段は、信号予測誤差に少なくとも一部基づいて少なくとも前記第1の符号化ステージの推定性能を評価する手段を有することを特徴とする、請求項22又は23に記載の装置。
- 前記評価手段は、前記チャネル間予測フィルタの量子化のために割り当てられたビット数に応じた推定量子化誤差の評価に基づき、少なくとも前記第1の符号化ステージの推定性能を評価可能であることを特徴とする請求項24に記載の装置。
- 前記第2マルチステージ・エンコーダは、前記第1の符号化ステージからの前記信号予測誤差を符号化する第2の符号化ステージを更に備えることを特徴とする請求項24に記載の装置。
- 前記第2マルチステージ・エンコーダは、パラメトリック符号化とノンパラメトリック符号化とのハイブリッド・エンコーダであり、前記制御手段は、チャネル間相関特性に基づきパラメトリック符号化ステージとノンパラメトリック符号化ステージとの間の符号化ビットの割り当てを制御可能であることを特徴とする請求項19に記載の装置。
- 前記符号化ビット数は前記第2マルチステージ・エンコーダに対するビット割り当て量により決定され、前記第2マルチステージ・エンコーダは前記ビット割り当てを表す出力データを生成可能であることを特徴とする請求項19に記載の装置。
- 前記第2マルチステージ・エンコーダの性能を表す測定値を最適化するために、ビット割り当てとフィルタ長との組み合わせを選択する選択手段を更に備えることを特徴とする請求項19に記載の装置。
- 少なくとも前記第1の符号化ステージの性能を表す測定値を最適化するために、前記第1の符号化ステージに割り当てられるビット数と前記第1の符号化ステージで使用されるフィルタ長との組み合わせを選択する選択手段を更に備えることを特徴とする請求項23に記載の装置。
- 前記第2マルチステージ・エンコーダは、前記選択されたビット割り当てとフィルタ長とを表す出力データを生成可能であることを特徴とする請求項29又は30に記載の装置。
- 符号化フレーム全体にわたり、前記第2マルチステージ・エンコーダの前記性能を表す測定値を最適化するために、符号化フレームのサブフレームセットへのフレーム分割構成と、各サブフレームを符号化するためのビット割り当て及びフィルタ長との組み合わせを選択する手段と、
前記選択された組み合わせに応じて、前記選択されたサブフレームセットの各サブフレームの前記第2の信号を別々に符号化する手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項19に記載の装置。 - 符号化フレーム全体にわたり、少なくとも前記第1の符号化ステージの性能を表す測定値を最適化するために、1)符号化フレームのサブフレームセットへのフレーム分割構成と、2)各サブフレームに対し前記第1の符号化ステージに割り当てられるビット数と、3)各サブフレームに対し前記第1の符号化ステージで使用されるフィルタ長との組み合わせを選択する手段と、
前記選択された組み合わせに基づき、前記選択されたサブフレームセットの各サブフレームの前記第2の信号を別々に符号化する手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項23に記載の装置。 - 前記第2マルチステージ・エンコーダは、前記選択されたフレーム分割構成と、前記選択されたフレーム分割構成の各サブフレームに対するビット割り当てとフィルタ長とを表す出力データを生成可能であることを特徴とする請求項32又は33に記載の装置。
- 前記第2マルチステージ・エンコーダは、符号化フレームのサブフレームセットへのフレーム分割構成の表示が各サブフレームに対し選択されたフィルタ次元数の表示を同時に提供し、それにより必要な信号伝送を減少できるように、前記サブフレーム長に基づいて各サブフレームに対する前記フィルタ長を選択可能であることを特徴とする請求項34に記載の装置。
- 符号化されたマルチチャネルの音声信号を復号化する装置であって、
第1の信号復元データに応じて、前記マルチチャネルのうちの少なくとも1つのチャネルの符号化された第1の信号を復号化する第1デコーダと、
第2の信号復元データに応じて、前記マルチチャネルのうちの少なくとも1つのチャネルの符号化された第2の信号を復号化する第2マルチステージ・デコーダと、
を備え、
対応する第2マルチステージ・エンコーダの異なる符号化ステージ間にビット数がどのように割り当てられたかを表すビット割り当て情報を受信する受信手段と、
前記ビット割り当て情報に基づき、前記第2の信号を復号化するために、前記第2マルチステージ・デコーダの前記第2の信号復元データを分析する分析手段と、
を有することを特徴とする復号化装置。 - 請求項19に記載の符号化装置と請求項36に記載の復号化装置とを備えることを特徴とする音声伝送システム。
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