JP4944029B2 - オーディオデコーダおよびオーディオ信号の復号方法 - Google Patents

オーディオデコーダおよびオーディオ信号の復号方法 Download PDF

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Description

本発明は、複数チャンネルの信号をダウンミックスした信号を符号化した符号化データと、それをもとのチャンネル数の信号に分離するための情報が符号化された符号化データとを用いて、元々のチャンネル数の信号に復号化するオーディオデコーダに関し、特にＭＰＥＧ（Moving Picture Expert Group）オーディオにおけるスペーシャルコーデック（Spatial Audio Codec）の復号化処理に関する。
近年、ＭＰＥＧオーディオ規格において、Spatial Audio Codec（空間的符号化）といわれる技術が規格化されつつある。これは、非常に少ない情報量で臨場感を示すマルチチャンネル信号を圧縮・符号化することを目的としている。例えば、既にデジタルテレビの音声方式として広く用いられているマルチチャンネルコーデックであるＡＡＣ（Advanced Audio Coding）方式が、５．１ｃｈ当り５１２ｋｂｐｓや、３８４ｋｂｐｓというビットレートを要するのに対し、Spatial Audio Codecでは、１２８ｋｂｐsや、６４ｋｂｐｓ、さらに４８ｋｂｐｓといった非常に少ないビットレートでマルチチャンネル信号を圧縮および符号化することを目指している（例えば、非特許文献１参照）。
図１は、従来のオーディオ装置の構成を示すブロック図である。
オーディオ装置１０００は、オーディオ信号の組に対する空間音響符号化を行って符号化信号を出力するオーディオエンコーダ１１００と、その符号化信号を復号化するオーディオデコーダ１２００とを備えている。
オーディオエンコーダ１１００は、１０２４サンプルや２０４８サンプルなどによって示されるフレーム単位でオーディオ信号（例えば、２チャンネルのオーディオ信号Ｌ，Ｒ）を処理するものであって、ダウンミックス部１１１０と、バイノーラルキュー検出部１１２０と、エンコーダ１１５０と、多重化部１１９０とを備えている。
ダウンミックス部１１１０は、２チャンネルのスペクトル表現されたオーディオ信号Ｌ，Ｒの平均をとることによって、つまり、Ｍ＝（Ｌ＋Ｒ）／２によって、オーディオ信号Ｌ，Ｒがダウンミックスされたダウンミックス信号Ｍを生成する。
バイノーラルキュー検出部１１２０は、スペクトルバンドごとに、オーディオ信号Ｌ，Ｒおよびダウンミックス信号Ｍを比較することによって、ダウンミックス信号Ｍをオーディオ信号Ｌ，Ｒに戻すためのＢＣ情報（バイノーラルキュー）を生成する。
ＢＣ情報は、チャンネル間レベル／強度差（inter-channel level/intensity difference）を示すレベル情報ＩＩＤと、およびチャンネル間コヒーレンス／相関（inter-channel coherence/correlation）を示す相関情報ＩＣＣと、チャンネル間位相遅延差（inter-channel phase/delay difference）を示す位相情報ＩＰＤとを含む。
ここで、相関情報ＩＣＣが２つのオーディオ信号Ｌ，Ｒの類似性を示すのに対し、レベル情報ＩＩＤは相対的なオーディオ信号Ｌ，Ｒの強度を示す。一般に、レベル情報ＩＩＤは、音のバランスや定位を制御するための情報であって、相関情報ＩＣＣは、音像の幅や拡散性を制御するための情報である。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。
スペクトル表現されたオーディオ信号Ｌ，Ｒおよびダウンミックス信号Ｍは、「パラメータバンド」からなる通常複数のグループに区分されている。したがって、ＢＣ情報は、それぞれのパラメータバンド毎に算出される。なお、「ＢＣ情報」と「空間パラメータ」という用語はしばしば同義的に用いられる。
エンコーダ１１５０は、例えば、ＭＰ３（MPEG Audio Layer-3）や、ＡＡＣ（Advanced Audio Coding）などによって、ダウンミックス信号Ｍを圧縮符号化する。
多重化部１１９０は、ダウンミックス信号Ｍと、量子化されたＢＣ情報とを多重化することによりビットストリームを生成し、そのビットストリームを上述の符号化信号として出力する。
オーディオデコーダ１２００は、逆多重化部１２１０と、デコーダ１２２０と、マルチチャンネル合成部１２４０とを備えている。
逆多重化部１２１０は、上述のビットストリームを取得し、そのビットストリームから量子化されたＢＣ情報と、符号化されたダウンミックス信号Ｍとを分離して出力する。なお、逆多重化部１２１０は、量子化されたＢＣ情報を逆量子化して出力する。
デコーダ１２２０は、符号化されたダウンミックス信号Ｍを復号化してマルチチャンネル合成部１２４０に出力する。
マルチチャンネル合成部１２４０は、デコーダ１２２０から出力されたダウンミックス信号Ｍと、逆多重化部１２１０から出力されたＢＣ情報とを取得する。そして、マルチチャンネル合成部１２４０は、そのＢＣ情報を用いて、ダウンミックス信号Ｍから、２つのオーディオ信号Ｌ，Ｒを復元する。
なお、上述では、２チャンネルのオーディオ信号を符号化して復号化する例を挙げてオーディオ装置１０００を説明したが、オーディオ装置１０００は、２チャンネルよりも多いチャンネルのオーディオ信号（例えば、５．１チャンネル音源を構成する、６つのチャンネルのオーディオ信号）を、符号化および復号化することもできる。
図２は、マルチチャンネル合成部１２４０の機能構成を示す機能ブロック図である。
マルチチャンネル合成部１２４０は、例えば、ダウンミックス信号Ｍを６つのチャンネルのオーディオ信号に分離する場合、第１分離部１２４１と、第２分離部１２４２と、第３分離部１２４３と、第４分離部１２４４と、第５分離部１２４５とを備える。なお、ダウンミックス信号Ｍは、聴取者の正面に配置されるスピーカに対する正面オーディオ信号Ｃと、視聴者の左前方に配置されるスピーカに対する左前オーディオ信号Ｌfと、視聴者の右前方に配置されるスピーカに対する右前オーディオ信号Ｒfと、視聴者の左横方に配置されるスピーカに対する左横オーディオ信号Ｌsと、視聴者の右横方に配置されるスピーカに対する右横オーディオ信号Ｒsと、低音出力用サブウーファースピーカに対する低域オーディオ信号ＬＦＥとがダウンミックスされて構成されている。
第１分離部１２４１は、ダウンミックス信号Ｍから第１ダウンミックス信号Ｍ1と第４ダウンミックス信号Ｍ4とを分離して出力する。第１ダウンミックス信号Ｍ1は、正面オーディオ信号Ｃと左前オーディオ信号Ｌfと右前オーディオ信号Ｒfと低域オーディオ信号ＬＦＥとがダウンミックスされて構成されている。第４ダウンミックス信号Ｍ4は、左横オーディオ信号Ｌsと右横オーディオ信号Ｒsとがダウンミックスされて構成されている。
第２分離部１２４２は、第１ダウンミックス信号Ｍ1から第２ダウンミックス信号Ｍ2と第３ダウンミックス信号Ｍ3とを分離して出力する。第２ダウンミックス信号Ｍ2は、左前オーディオ信号Ｌfと右前オーディオ信号Ｒfとがダウンミックスされて構成されている。第３ダウンミックス信号Ｍ3は、正面オーディオ信号Ｃと低域オーディオ信号ＬＦＥとがダウンミックスされて構成されている。
第３分離部１２４３は、第２ダウンミックス信号Ｍ2から左前オーディオ信号Ｌfと右前オーディオ信号Ｒfとを分離して出力する。
第４分離部１２４４は、第３ダウンミックス信号Ｍ3から正面オーディオ信号Ｃと低域オーディオ信号ＬＦＥとを分離して出力する。
第５分離部１２４５は、第４ダウンミックス信号Ｍ4から左横オーディオ信号Ｌsと右横オーディオ信号Ｒsとを分離して出力する。
このように、マルチチャンネル合成部１２４０は、マルチステージの方法によって、各分離部で１つの信号を２つの信号に分離し、単一のオーディオ信号が分離されるまで再帰的に信号の分離を繰り返す。
図３は、マルチチャンネル合成部１２４０の機能構成を示す他の機能ブロック図である。
マルチチャンネル合成部１２４０は、オールパスフィルタ１２６１と、演算部１２６２と、ＢＣＣ処理部１２６３とを備えている。
オールパスフィルタ１２６１は、ダウンミックス信号Ｍを取得して、そのダウンミックス信号Ｍに対して相関性のない無相関信号Ｍrevを生成して出力する。ダウンミックス信号Ｍと無相関信号Ｍrevとは、それぞれを聴覚的に比較すると、「相互にインコヒーレント」であるとみなされる。また、無相関信号Ｍrevはダウンミックス信号Ｍと同じエネルギーを有し、まるで音が広がっているかのような幻覚を作り出す有限時間の残響成分を含む。
ＢＣＣ処理部１２６３は、ＢＣ情報を取得して、そのＢＣ情報に含まれるレベル情報ＩＩＤや相関情報ＩＣＣなどに基づいて、ミキシング係数Ｈijを生成して出力する。
演算部１２６２は、ダウンミックス信号Ｍ、無相関信号Ｍrev、およびミキシング係数Ｈijを取得して、これらを用いて（数１）に示すように演算を行い、オーディオ信号Ｌ，Ｒを出力する。このように、ミキシング係数Ｈijを用いることによって、オーディオ信号Ｌ，Ｒ間の相関の程度や、それらの信号の指向性を、意図した状態にすることができる。
Figure 0004944029
図４は、マルチチャンネル合成部１２４０の詳細な構成を示すブロック図である。
マルチチャンネル合成部１２４０は、プレマトリックス処理部１２５１と、ポストマトリックス処理部１２５２と、第１演算部１２５３および第２演算部１２５５と、無相関処理部１２５４と、分析フィルタバンク１２５６と、合成フィルタバンク１２５７とを備えている。なお、プレマトリックス処理部１２５１、ポストマトリックス処理部１２５２、第１演算部１２５３、第２演算部１２５５、および無相関処理部１２５４によって、チャンネル拡大部１２７０が構成されている。
分析フィルタバンク１２５６は、デコーダ１２２０から出力されたダウンミックス信号Ｍを取得し、そのダウンミックス信号Ｍの表現形式を、時間／周波数ハイブリッド表現に変換し、第１周波数帯域信号ｘとして出力する。なお、この分析フィルタバンク１２５６は第１ステージおよび第２ステージを備える。例えば、第１ステージおよび第２ステージは、ＱＭＦフィルタバンクおよびナイキストフィルタバンクである。これらのステージでは、まずＱＭＦフィルター（第１のステージ）で複数の周波数帯域に分割し、さらにナイキストフィルター（第２のステージ）で低周波数側のサブバンドをさらに微細なサブバンドに分けることによって、低周波数サブバンドのスペクトルの分解能を高めている。
プレマトリックス処理部１２５１は、信号強度レベルの各チャンネルへの配分（スケーリング）を示すスケーリングファクタたる行列Ｒ1を、ＢＣ情報を用いて生成する。
例えば、プレマトリックス処理部１２５１は、ダウンミックス信号Ｍの信号強度レベルと、第１ダウンミックス信号Ｍ1、第２ダウンミックス信号Ｍ2、第３ダウンミックス信号Ｍ3および第４ダウンミックス信号Ｍ4の信号強度レベルとの比率を示すレベル情報ＩＩＤを用いて行列Ｒ1を生成する。
第１演算部１２５３は、分析フィルタバンク１２５６から出力された時間／周波数ハイブリッド表現の第１周波数帯域信号ｘを取得し、例えば（数２）および（数３）に示すように、その第１周波数帯域信号ｘと行列Ｒ1との積を算出する。そして、第１演算部１２５３は、その行列演算結果を示す中間信号ｖを出力する。つまり、第１演算部１２５３は、分析フィルタバンク１２５６から出力された時間／周波数ハイブリッド表現の第１周波数帯域信号ｘから、４つのダウンミックス信号Ｍ1〜Ｍ4を分離する。
Figure 0004944029
Figure 0004944029
無相関処理部１２５４は、図３に示すオールパスフィルタ１２６１としての機能を有し、中間信号ｖに対してオールパスフィルタ処理を施すことによって、（数４）に示すように、無相関信号ｗを生成して出力する。なお、無相関信号ｗの構成要素ＭrevおよびＭi,revは、ダウンミックス信号Ｍ，Ｍiに対して無相関処理が施された信号である。
Figure 0004944029
ポストマトリックス処理部１２５２は、残響の各チャンネルへの配分を示す行列Ｒ2を、ＢＣ情報を用いて生成する。例えば、ポストマトリックス処理部１２５２は、音像の幅や拡散性を示す相関情報ＩＣＣからミキシング係数Ｈijを導出し、そのミキシング係数Ｈijから構成される行列Ｒ2を生成する。
第２演算部１２５５は、無相関信号ｗと行列Ｒ2との積を算出し、その行列演算結果を示す出力信号ｙを出力する。つまり、第２演算部１２５５は、無相関信号ｗから、６つのオーディオ信号Ｌf，Ｒf，Ｌs，Ｒs，Ｃ，ＬＦＥを分離する。
例えば、図２に示すように、左前オーディオ信号Ｌfは、第２ダウンミックス信号Ｍ2から分離されるため、その左前オーディオ信号Ｌfの分離には、第２ダウンミックス信号Ｍ2と、それに対応する無相関信号ｗの構成要素Ｍ2,revとが用いられる。同様に、第２ダウンミックス信号Ｍ2は、第１ダウンミックス信号Ｍ1から分離されるため、その第２ダウンミックス信号Ｍ2の算出には、第１ダウンミックス信号Ｍ1と、それに対応する無相関信号ｗの構成要素Ｍ1,revとが用いられる。
したがって、左前オーディオ信号Ｌfは、下記の（数５）により示される。
Figure 0004944029
ここで、（数５）中のＨij,Aは、第３分離部１２４３におけるミキシング係数であり、Ｈij,Dは、第２分離部１２４２におけるミキシング係数であり、Ｈij,Eは、第１分離部１２４１におけるミキシング係数である。（数５）に示す３つの数式は、以下の（数６）に示す一つのベクトル乗算式にまとめることができる。
Figure 0004944029
左前オーディオ信号Ｌf以外の他のオーディオ信号Ｒf，Ｃ，ＬＦＥ，Ｌs，Ｒsも、上述のような行列と無相関信号ｗの行列との演算によって算出される。つまり、出力信号ｙは、下記の（数７）によって示される。
Figure 0004944029
合成フィルタバンク１２５７は、復元された各オーディオ信号の表現形式を、時間／周波数ハイブリッド表現から時間表現に変換し、その時間表現の複数のオーディオ信号をマルチチャンネル信号として出力する。なお、合成フィルタバンク１２５７は、分析フィルタバンク１２５６と整合するように、例えば２つのステージから構成される。また、行列Ｒ1，Ｒ2は、上述のパラメータバンドｂごとに、行列Ｒ1（ｂ），Ｒ2（ｂ）として生成される。
図５は、オーディオデコーダ１２００の構成を示す他のブロック図である。
なお、図５における二重線の矢印は複数の周波数帯域に分割された周波数帯域信号（上述の第１周波数帯域信号ｘおよび出力信号ｙ）の流れを示している。
逆多重化部１２１０によって取得される符号化信号は、６チャンネルのオーディオ信号が２チャンネルのダウンミックス信号Ｍにダウンミックスされて符号化された符号化ダウンミックス信号と、量子化されたＢＣ情報とが多重化されて構成されている。
逆多重化部１２１０は、その符号化信号を符号化ダウンミックス信号とＢＣ情報に分離する。符号化ダウンミックス信号は、例えばＭＰＥＧ規格ＡＡＣ方式で符号化された２チャンネルの符号化データである。
デコーダ１２２０は、ＡＡＣデコーダを用いて、その符号化ダウンミックス信号を復号化する。その結果、デコーダ１２２０は、２チャンネルのＰＣＭ信号（時間軸信号）であるダウンミックス信号Ｍを出力する。
分析フィルタバンク１２５６は、２つの分析フィルタ１２５６ａを備え、各分析フィルタ１２５６ａは、デコーダ１２２０から出力されたダウンミックス信号Ｍを第１周波数帯域信号ｘに変換する。
チャンネル拡大部１２７０は、ＢＣ情報を用いることにより、２チャンネルの第１周波数帯域信号ｘを６チャンネルの出力信号ｙに拡大する（例えば、特許文献１参照）。
合成フィルタバンク１２５７は、６つの合成フィルタ１２５７ａを備え、各合成フィルタ１２５７ａは、チャンネル拡大部１２７０から出力された出力信号ｙをＰＣＭ信号であるオーディオ信号に変換する。
図６は、オーディオデコーダ１２００の構成を示す他のブロック図である。
逆多重化部１２１０によって取得される符号化信号は、６チャンネルのオーディオ信号が１チャンネルのダウンミックス信号Ｍにダウンミックスされて符号化された符号化ダウンミックス信号と、量子化されたＢＣ情報とが多重化されて構成されている。
このような場合、デコーダ１２２０は、例えばＡＡＣデコーダを用いて、その符号化ダウンミックス信号を復号化する。その結果、デコーダ１２２０は、１チャンネルのＰＣＭ信号（時間軸信号）であるダウンミックス信号Ｍを出力する。
分析フィルタバンク１２５６は、１つの分析フィルタ１２５６ａを備え、その分析フィルタ１２５６ａは、デコーダ１２２０から出力されたダウンミックス信号Ｍを第１周波数帯域信号ｘに変換する。
チャンネル拡大部１２７０は、ＢＣ情報を用いることにより、１チャンネルの第１周波数帯域信号ｘを６チャンネルの出力信号ｙに拡大する。
118th AES convention, Barcelona, Spain, 2005, Convention Paper 6447. 特願２００４−２４８９８９号公報
しかしながら、上記従来のオーディオデコーダでは演算量が多いために回路規模が大きくなってしまうという問題がある。
つまり、図５および図６の二重線の矢印によって示される周波数帯域信号（第１周波数帯域信号ｘおよび出力信号ｙ）は、複素数で表現されているために、分析フィルタバンク１２５６、チャンネル拡大部１２７０および合成フィルタバンク１２５７における処理には、多大の演算量とメモリサイズが必要となる。
そこで、複素数で表現される周波数帯域信号を実数として処理することが考えられる。しかし、複素数の処理を単純に実数の処理に置き換えるとエリアジングノイズが発生することがある。つまり、特定の周波数帯域にトーン性の強い信号が存在する場合には、実数処理による合成フィルタ１２５７ａの処理によって、隣接する周波数帯域にエリアジングノイズが発生する。したがって、各周波数帯域にトーン性の強い信号が存在するかどうかを検出して、その信号が存在する場合には、合成フィルタ１２５７ａの処理の前にエリアジングノイズ除去処理を行うことが考えられる。
図７は、実数処理およびエリアジングノイズ除去を行うオーディオデコーダの構成を示すブロック図である。
このオーディオデコーダ１２００’の分析フィルタバンク１２５６、チャンネル拡大部１２７０および合成フィルタバンク１２５７は、それぞれ周波数帯域信号（第１周波数帯域信号ｘおよび出力信号ｙ）を実数で扱う。そして、このオーディオデコーダ１２００’は、エリアジングノイズ検出部１２８１と６つのノイズ除去部１２８２とを備える。
エリアジングノイズ検出部１２８１は、第１周波数帯域信号ｘに基づいて、その信号の各周波数帯域にトーン性の強い信号が存在するか否か、つまりエリアジングノイズが発生する可能性があるか否かを検出する。
６つのノイズ除去部１２８２はそれぞれ、エリアジングノイズ検出部１２８１の検出結果に基づいて、チャンネル拡大部１２７０から出力される出力信号ｙからエリアジングノイズを除去する。
しかしながら、このようなオーディオデコーダでは、出力信号ｙのチャンネル数だけノイズ除去部１２８２が必要とされるため、複素数の処理を実数の処理に置き換えるメリットがなく、演算量が多大となって回路規模が大きくなってしまう。
そこで、本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであって、エリアジングノイズの発生を抑えつつ演算量を軽減したオーディオデコーダを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係るオーディオデコーダは、Ｎ（Ｎ≧２）チャンネルのオーディオ信号をダウンミックスして得られるダウンミックス信号を符号化した第１の符号化データと、前記ダウンミックス信号を元のＮチャンネルのオーディオ信号に復元するためのパラメータを符号化した第２の符号化データとからなるビットストリームをデコードし、Ｎチャンネルのオーディオ信号を生成するオーディオデコーダであって、前記第１の符号化データから、前記ダウンミックス信号に対する第１の周波数帯域信号を生成する周波数帯域信号生成手段と、前記第２の符号化データを用いて、前記周波数帯域信号生成手段で生成された第１の周波数帯域信号を、Ｎチャンネルのオーディオ信号に対する第２の周波数帯域信号に変換するチャンネル拡大手段と、前記チャンネル拡大手段で生成されたＮチャンネルの第２の周波数帯域信号を帯域合成することによって、時間軸上のＮチャンネルのオーディオ信号に変換する帯域合成手段と、前記第１の周波数帯域信号におけるエリアジングノイズの発生を検出するエリアジングノイズ検出手段とを備え、前記第２の符号化データは、元のＮチャンネルのオーディオ信号間のレベル比と位相差とを含む空間パラメータを符号化したデータであり、前記周波数帯域信号生成手段は、前記第１の周波数帯域信号のうち、少なくとも一部の周波数帯域については、実数で表現される前記第１の周波数帯域信号を生成し、前記エリアジングノイズ検出手段は、前記第１の周波数帯域信号において、強い周波数成分が持続する状態であるトーン性の強い信号が存在する周波数帯域を検出し、前記チャンネル拡大手段は、前記エリアジングノイズ検出手段で検出された周波数帯域に隣接する周波数帯域の信号レベルを調整した前記第２の周波数帯域信号を出力し、前記チャンネル拡大手段は、前記第１の周波数帯域信号と、当該第１の周波数帯域信号から生成した無相関信号とを、前記空間パラメータから生成した演算係数に応じた比率で混ぜ合わせることによって、前記第２の周波数帯域信号を生成する演算手段と、前記エリアジングノイズ検出手段によって検出された周波数帯域に隣接する周波数帯域について、前記演算係数を調整することによって、前記信号レベルを調整する調整モジュールとを備えることを特徴とする。
また、本発明に係るオーディオデコーダは、Ｎ（Ｎ≧２）チャンネルのオーディオ信号をダウンミックスして得られるダウンミックス信号を符号化した第１の符号化データと、前記ダウンミックス信号を元のＮチャンネルのオーディオ信号に復元するためのパラメータを符号化した第２の符号化データとからなるビットストリームをデコードし、Ｎチャンネルのオーディオ信号を生成するオーディオデコーダであって、前記第１の符号化データから、前記ダウンミックス信号に対する第１の周波数帯域信号を生成する周波数帯域信号生成手段と、前記第２の符号化データを用いて、前記周波数帯域信号生成手段で生成された第１の周波数帯域信号を、Ｎチャンネルのオーディオ信号に対する第２の周波数帯域信号に変換するチャンネル拡大手段と、前記チャンネル拡大手段で生成されたＮチャンネルの第２の周波数帯域信号を帯域合成することによって、時間軸上のＮチャンネルのオーディオ信号に変換する帯域合成手段と、前記第１の周波数帯域信号におけるエリアジングノイズの発生を検出するエリアジングノイズ検出手段とを備え、前記チャンネル拡大手段はさらに、前記エリアジングノイズ検出手段で検出された情報に基づいて、前記第２の周波数帯域信号にエリアジングノイズが含まれることを防止することを特徴とする。
これにより、第１の周波数帯域信号においてエリアジングノイズが発生することが予見された場合には、チャンネル拡大手段においてノイズの発生が抑制されるので、チャンネル拡大手段の後段においてチャンネルの数だけノイズ除去部を設けることに比べ、極めて少ない処理量でエリアジングノイズが抑制され、小さな回路規模あるいはプログラムサイズのオーディオデコーダが実現される。
また、前記周波数帯域信号生成手段は、前記第１の周波数帯域信号のうち、少なくとも一部の周波数帯域については、実数で表現される前記第１の周波数帯域信号を生成し、前記エリアジングノイズ検出手段は、前記第１の周波数帯域信号が実数で表現されることに起因して発生するエリアジングノイズの発生を検出することを特徴としてもよい。
これにより、第１の周波数帯域信号は、複素数ではなく、実数で表現されるので、演算量が削減され、かつ、実数での表現を用いることによるエリアジングノイズの発生という問題も回避される。
また、前記周波数帯域信号生成手段は、所定の周波数帯域の帯域分解能を高めるためのナイキストフィルタバンクを有し、当該ナイキストフィルタバンクが処理する周波数帯域については複素数で表現される周波数帯域信号を生成し、当該ナイキストフィルタバンクが処理しない周波数帯域については実数で表現される周波数帯域信号を生成することを特徴としてもよい。
これにより、第１の周波数帯域信号は、帯域分解能を高めるためのフィルタバンクについては、複素数のまま処理されることになるので、高い帯域分解能を維持しつつ、演算量が抑制され、音質向上と回路規模の削減の両方をバランスよく達成することができる。
また、前記エリアジングノイズ検出手段は、前記第１の周波数帯域信号において、強い周波数成分が持続する状態であるトーン性の強い信号が存在する周波数帯域を検出し、前記チャンネル拡大手段は、前記エリアジングノイズ検出手段で検出された周波数帯域に隣接する周波数帯域の信号レベルを調整した前記第２の周波数帯域信号を出力することを特徴としてもよい。
これにより、エリアジングノイズが目立つトーン性の高い周波数帯域において信号レベルが調整されるので、効率的なノイズ除去が実現される。
また、前記第２の符号化データは、元のＮチャンネルのオーディオ信号間のレベル比と位相差とを含む空間パラメータを符号化したデータであり、前記チャンネル拡大手段は、前記第１の周波数帯域信号と、当該第１の周波数帯域信号から生成した無相関信号とを、前記空間パラメータから生成した演算係数に応じた比率で混ぜ合わせることによって、前記第２の周波数帯域信号を生成する演算手段と、前記エリアジングノイズ検出手段によって検出された周波数帯域に隣接する周波数帯域について、前記演算係数を調整することによって、前記信号レベルを調整する調整モジュールとを備えることを特徴としてもよい。
これにより、空間的な音の拡がりを演出する残響処理を施しつつエリアジングノイズが抑制されるので、回路規模が小さく、かつ、空間的な音響効果が損なわれない空間音響復号化が実現される。
また、前記演算手段は、前記空間パラメータに含まれるレベル比から導出されるスケーリング係数を前記演算係数の一部として用い、前記第１の周波数帯域信号をスケーリングすることで、中間信号を生成するプレマトリックスモジュールと、前記プレマトリックスモジュールで生成された中間信号に対してオールパスフィルタの処理を施すことによって、無相関信号を生成する無相関モジュールと、前記空間パラメータに含まれる位相差から導出されるミキシング係数を前記演算係数の一部として用い、前記第１の周波数帯域信号と前記無相関信号とを混ぜ合わせるポストマトリックスモジュールとを備え、前記調整モジュールは、前記空間パラメータを調整することによって、前記演算係数を調整することを特徴としてもよい。例えば、前記調整モジュールは、前記エリアジングノイズ検出手段が検出した周波数帯域と当該周波数帯域に隣接する周波数帯域についての前記空間パラメータをイコライズするイコライザを有する。
これにより、プレマトリックスモジュール、無相関モジュール及びポストマトリックスモジュールを備える従来の空間音響デコーダにも適用することでき、コンパクト化と高速処理化が可能となる。
なお、本発明は、このようなオーディオデコーダとして実現することができるだけでなく、集積回路や、方法、プログラム、そのプログラムを格納する記憶媒体としても実現することができる。
本発明のオーディオデコーダは、エリアジングノイズの発生を抑えつつ演算量を軽減することができるという作用効果を奏する。
以下、本発明の実施の形態におけるオーディオデコーダについて図面を参照しながら説明する。
図８は、本発明の実施の形態におけるオーディオデコーダの構成を示すブロック図である。
本実施の形態におけるオーディオデコーダ１００は、エリアジングノイズの発生を抑えつつ演算量を軽減したものであって、逆多重化部１０１と、デコーダ１０２と、マルチチャンネル合成部１０３とを備えている。
逆多重化部１０１は、上記従来の逆多重化部１２１０と同様の機能を有し、オーディオエンコーダから出力された符号化信号を取得して、その符号化信号から、量子化されたＢＣ情報と、符号化ダウンミックス信号とを分離して出力する。なお、逆多重化部１０１は、量子化されたＢＣ情報を逆量子化して出力する。
符号化ダウンミックス信号は、第１の符号化データとして構成され、例えば６チャンネルのオーディオ信号がダウンミックスされてＡＡＣ方式で符号化されている。なお、符号化ダウンミックス信号は、ＡＡＣ方式とＳＢＲ(Spectral Band Replication)方式で符号化されていてもよい。ＢＣ情報は、予め定められた形式で符号化されており、第２の符号化データとして構成されている。
デコーダ１０２は、上記従来のデコーダ１２２０と同様の機能を有し、符号化ダウンミックス信号を復号化することにより、ＰＣＭ信号（時間軸信号）であるダウンミックス信号Ｍを生成してマルチチャンネル合成部１０３に出力する。なお、デコーダ１０２は、ＡＡＣ方式の復号化過程で生成されるＭＤＣＴ（Modified Discrete Cosine Transform）係数を、分析フィルタバンク１１０の出力形式に応じて変換することによって、周波数帯域信号を生成してもよい。
マルチチャンネル合成部１０３は、デコーダ１０２からダウンミックス信号Ｍを取得するとともに、逆多重化部１０１からＢＣ情報を取得する。そして、マルチチャンネル合成部１０３は、そのＢＣ情報を用いて、ダウンミックス信号Ｍから上述の６つのオーディオ信号を復元する。
マルチチャンネル合成部１０３は、分析フィルタバンク１１０と、エリアジングノイズ検出部１２０と、チャンネル拡大部１３０と、合成フィルタバンク１４０とを備えている。
分析フィルタバンク１１０は、デコーダ１０２から出力されたダウンミックス信号Ｍを取得し、そのダウンミックス信号Ｍの表現形式を、時間／周波数ハイブリッド表現に変換し、第１周波数帯域信号ｘとして出力する。この第１周波数帯域信号ｘは、全ての周波数帯域が実数で表現された周波数帯域信号である。なお、本実施の形態では、デコーダ１０２と分析フィルタバンク１１０とから周波数帯域信号生成手段が構成されている。
エリアジングノイズ検出部１２０は、分析フィルタバンク１１０から出力された第１周波数帯域信号ｘを分析することによって、マルチチャンネル合成部１０３から出力される６チャンネルのオーディオ信号にエリアジングノイズが発生する可能性が高いか否かを検出する。つまり、エリアジングノイズ検出部１２０は、第１周波数帯域信号ｘの各周波数帯域にトーン性の強い信号が存在するか否かを判別する。言い換えれば、エリアジングノイズ検出部１２０は、強い周波数成分が持続する状態であるトーン性の強い信号が存在する周波数帯域を検出する。そして、エリアジングノイズ検出部１２０は、強い信号が存在すると判別した場合には、隣接の周波数帯域にエリアジングノイズが発生する可能性が高いことを検出する。また、分析フィルタバンク１１０では、実数で表現された第１周波数帯域信号ｘが生成されるため、そのエリアジングノイズが発生する可能性は高い。
チャンネル拡大部１３０は、ＢＣ情報を取得して、そのＢＣ情報に基づいて、第１周波数帯域信号ｘから６チャンネルの出力信号ｙを生成するための行列を生成する。このとき、チャンネル拡大部１３０は、エリアジングノイズ検出部１２０によってエリアジングノイズの発生の可能性が高いと検出されると、合成フィルタバンク１４０から出力される出力信号ｙにおいてエリアジングノイズが抑えられるような行列（演算係数）を生成する。そして、チャンネル拡大部１３０は、第１周波数帯域信号ｘに対してその行列を用いた行列演算を行うことにより、周波数帯域信号（第２周波数帯域信号）である６チャンネルの出力信号ｙを出力する。
つまり、チャンネル拡大部１３０は、エリアジングノイズの発生の可能性が高いと検出されると、その可能性が高い周波数帯域の信号の振幅を調整することによって、エリアジングノイズを軽減する。すなわち、ＢＣ情報にはレベル情報ＩＩＤが含まれているので、チャンネル拡大部１３０は、そのレベル情報ＩＩＤから得られる各周波数帯域ごとの振幅増幅率を行列の中で調整することによって、エリアジングノイズの発生の可能性が高い周波数帯域の信号の大きさを制御する。
合成フィルタバンク１４０は、６つの合成フィルタ１４０ａを備えている。各合成フィルタ１４０ａはそれぞれ、チャンネル拡大部１３０から出力された出力信号ｙの表現形式を、時間／周波数ハイブリッド表現から時間表現に変換する。つまり、合成フィルタ１４０ａは、出力信号ｙを帯域合成する帯域合成手段として構成されており、周波数帯域信号である出力信号ｙを、ＰＣＭ信号（時間軸信号）に変換して出力する。これにより、６チャンネルのオーディオ信号からなるステレオ信号が出力される。
図９は、マルチチャンネル合成部１０３の詳細な構成を示すブロック図である。
分析フィルタバンク１１０は、実数ＱＭＦ部１１１と、実数Ｎｙｑ部１１２とを備えている。
実数ＱＭＦ部１１１は、フィルタバンクとして、実数係数のＱＭＦ（Quadrature Mirror Filter）で構成されており、ＰＣＭ信号であるダウンミックス信号Ｍを所定の周波数帯域ごとに分析して、時間／周波数ハイブリッド表現である実数の第１の周波数帯域信号ｘを生成する。
このような実数ＱＭＦ部１１１は、（数８）に示すような複素数（複素変調係数）Ｍｒ（ｋ，ｎ）ではなく、（数９）に示すような実数（実数変調係数）Ｍｒ（ｋ，ｎ）を用いる。
Figure 0004944029
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実数Ｎｙｑ部１１２は、実数係数のナイキストフィルタバンクで構成されており、前記実数ＱＭＦ部１１１で生成された第１周波数帯域信号ｘの低周波数帯域において、さらに細かい周波数帯域ごとに実数の第１周波数帯域信号ｘを修正する。
このような実数Ｎｙｑ部１１２のフィルタは、例えば（数１０）に示すような複素数（複素変調係数）ｇq n,mではなく、（数１１）に示すような実数（実数変調係数）ｇq pを用いる。
Figure 0004944029
Figure 0004944029
ＴＤ部１２０は、上述のエリアジングノイズ検出部１２０であって、パラメータバンドｍおよび処理フレームｇにおけるトーン性（トーナリティ）Ｔg（ｍ）を、（数１２）のように導出する。
Figure 0004944029
ここで、Ｐg pow2（ｆ）は、２つの処理フレームｇおよび（ｇ−１）における信号消費電力の合計を示し、Ｐg coh（ｆ）は、上述の処理フレームのコヒーレンス値を示す。Ｔg（ｍ）の値は０から１であって、Ｔg（ｍ）＝０はトーナリティがないことを示し、Ｔg（ｍ）＝１はトーナリティが高いことを示す。
全体のトーナリティは、２つの処理フレームにおける上記トーナリティの最小値によって、（数１３）のように示され、パラメータバンドｍにおけるトーナリティの最大値ＧＴ（ｍ）は、（数１４）のように示される。
Figure 0004944029
Figure 0004944029
チャンネル拡大部１３０は、調整モジュールたるＥＱ部（イコライザ）１３６と、プレマトリックス処理部１３１と、ポストマトリックス処理部１３２と、第１演算部１３３と、第２演算部１３４と、実数無相関処理部１３５とを備えている。
ＥＱ部１３６は、ＴＤ部１２０においてエリアジングノイズの発生の可能性が高いとパラメータバンドｂにおいて検出されると、ＢＣ情報に含まれるレベル情報ＩＩＤや相関情報ＩＣＣなどである、パラメータバンドｂにおける空間パラメータｐ（ｂ）を、エリアジングノイズの発生が抑えられるように修正する。
プレマトリックス処理部１３１は、従来のプレマトリックス処理部１２５１と同様の機能を有し、ＥＱ部１３６を介してＢＣ情報を取得し、そのＢＣ情報に基づいて行列Ｒ1を生成する。つまり、プレマトリックス処理部１３１は、ＢＣ情報の空間パラメータに含まれるレベル情報ＩＩＤから、スケーリング係数を上述の演算係数の一部として導出する。
第１演算部１３３は、実数で表現された第１周波数帯域信号ｘと行列Ｒ1との積を算出し、その行列演算結果を示す中間信号ｖを出力する。つまり、本実施の形態では、プレマトリックス処理部１３１および第１演算部１３３によってプレマトリックスモジュールが構成され、そのプレマトリックスモジュールが第１周波数帯域信号ｘをスケーリングしている。
実数無相関処理部１３５は、実数で表現された中間信号ｖに対してオールパスフィルタ処理を施すことによって、無相関信号ｗを生成して出力する。
このような実数無相関処理部１３５は、（数１５）に示すような複素数（複素格子係数）φc n,mではなく、（数１６）に示すような実数（実数格子係数）φc n,mを用いる。これにより、非整数遅延係数が取り除かれる。
Figure 0004944029
Figure 0004944029
ポストマトリックス処理部１３２は、従来のポストマトリックス処理部１２５２と同様の機能を有し、ＥＱ部１３６を介してＢＣ情報を取得し、そのＢＣ情報に基づいて行列Ｒ2を生成する。つまり、ポストマトリックス処理部１３２は、ＢＣ情報の空間パラメータに含まれる相関情報ＩＣＣや位相情報ＩＰＤから、ミキシング係数を上述の演算係数の一部として導出する。
第２演算部１３４は、実数で表現された無相関信号ｗと行列Ｒ2との積を算出し、その行列演算結果を示す周波数帯域信号たる出力信号ｙを出力する。つまり、本実施の形態では、ポストマトリックス処理部１３２および第２演算部１３４によってポストマトリックスモジュールが構成され、そのポストマトリックスモジュールが、ミキシング係数を用いて、第１周波数帯域信号ｘと無相関信号ｗとを混ぜ合わせている。
合成フィルタバンク１４０は、実数ＩＮｙｑ部１４１と、実数ＩＱＭＦ部１４２とを備えている。
実数ＩＮｙｑ部１４１は、実数係数の逆ナイキストフィルターで、実数ＩＱＭＦ部１４２は、実数係数の逆ＱＭＦフィルターで構成されている。これにより、合成フィルタバンク１４０は、実数で表現された出力信号ｙを、例えば６チャンネルのオーディオ信号からなる時間信号に変換して出力する。
また、このような実数ＩＱＭＦ部１４２は、例えば（数１７）に示すような複素数（複素変調係数）Ｎr（ｋ，ｎ）ではなく、（数１８）に示すような実数（実数変調係数）Ｎr（ｋ，ｎ）を用いる。
Figure 0004944029
Figure 0004944029
図１０は、ＴＤ部１２０およびＥＱ部１３６の動作を示すフローチャートである。
まず、ＴＤ部１２０は、分析フィルタバンク１１０から出力された第１周波数帯域信号ｘを分析することにより、パラメータバンドｂが０からＰｒａｍＢａｎｄまでの範囲で、パラメータバンドｂのトーナリティＧＴ（ｂ）と、そのパラメータバンドｂに隣接するパラメータバンド（ｂ＋１）のトーナリティＧＴ（ｂ＋１）との平均値である平均トーナリティＧＴ’（ｂ）を算出する（ステップＳ７００）。
次に、ＴＤ部１２０は、パラメータバンドｂを０に初期設定し（ステップＳ７０１）、パラメータバンドｂが（ＰａｒａｍＢａｎｄ−１）に達しているか否か、つまり、パラメータバンドｂの示すバンドが、最後から二番目のバンドであるか否かを判別する（ステップＳ７０２）。
ここで、ＴＤ部１２０は、（ＰａｒａｍＢａｎｄ−１）に達していると判別したときには（ステップＳ７０２のｙｅｓ）、エリアジングノイズ検出の処理を終了する。一方、（ＰａｒａｍＢａｎｄ−１）に達していないと判別したときには（ステップＳ７０２のｎｏ）、ＴＤ部１２０は、さらに、その平均トーナリティＧＴ’（ｂ）が、予め定められた閾値ＴＨ２よりも大きいか否かを判別する（ステップＳ７０３）。
ＴＤ部１２０は、閾値ＴＨ２よりも大きいと判別したときには（ステップＳ７０３のｙｅｓ）、エリアジングノイズの発生の可能性があることを検出し、その検出結果をＥＱ部１３６に通知する。ＥＱ部１３６は、その検出結果の通知を受けると、パラメータバンドｂの空間パラメータｐ（ｂ）と、パラメータバンド（ｂ＋１）の空間パラメータｐ（ｂ＋１）とを、それらの平均値に置き換えて、空間パラメータｐ（ｂ）と空間パラメータｐ（ｂ＋１）とを等しくする。そして、ＴＤ部１２０は、パラメータバンドｂの値を１だけ増加させ（ステップＳ７０７）、ステップＳ７０２からの動作を繰り返し実行する。
一方、ＴＤ部１２０は、平均トーナリティＧＴ’（ｂ）が閾値ＴＨ２以下であると判別したときには（ステップＳ７０３のｎｏ）、さらに、その平均トーナリティＧＴ’（ｂ）が閾値ＴＨ１よりも小さいか否かを判別する（ステップＳ７０５）。なお、閾値ＴＨ１は、閾値ＴＨ２よりも小さい値である。
ここで、ＴＤ部１２０は、閾値ＴＨ１よりも小さいと判別すると（ステップＳ７０５のｙｅｓ）、ステップＳ７０７からの処理を繰り返し実行し、閾値ＴＨ１以上であると判別すると（ステップＳ７０５のｎｏ）、その判別結果、平均トーナリティＧＴ’（ｂ）および閾値ＴＨ１，ＴＨ２をＥＱ部１３６に通知する。
ＥＱ部１３６は、上述の通知を受けると、パラメータバンドｂの空間パラメータｐ（ｂ）＝ａｖｅ×（１−ａ）＋ｐ（ｂ）×ａと、パラメータバンド（ｂ＋１）の空間パラメータｐ（ｂ＋１）＝ａｖｅ×（１−ａ）＋ｐ（ｂ＋１）×ａとを算出する（ステップＳ７０６）。ここで、ａｖｅ＝０．５×（ｐ（ｂ）＋ｐ（ｂ＋１））であって、ａ＝（ＴＨ２−ＧＴ’（ｂ））／（ＴＨ２−ＴＨ１）である。
つまり、ＥＱ部１３６は、閾値ＴＨ１と閾値ＴＨ２との間の全ての平均トーナリティＧＴ’（ｂ）に対して、空間パラメータｐ（ｂ），ｐ（ｂ＋１）を線形補間している。つまり、平均トーナリティＧＴ’（ｂ）が閾値ＴＨ１に近い、即ちトーナリティが小さいときには、空間パラメータｐ（ｂ），ｐ（ｂ＋１）はそれぞれ元の値に近くなり、平均トーナリティＧＴ’（ｂ）が閾値ＴＨ２に近い、即ちトーナリティが大きいときには、空間パラメータｐ（ｂ），ｐ（ｂ＋１）はそれぞれの平均値に近くなる。
このように本実施の形態では、エリアジングノイズが発生しないように、チャンネル拡大部１３０において空間パラメータが調整されるため、チャンネル拡大部１３０の後段においてチャンネルの数だけノイズ除去部を設けることに比べ、極めて少ない処理量でエリアジングノイズが抑制され、小さな回路規模あるいはプログラムサイズのオーディオデコーダが実現される。その結果、低消費電力化、メモリ容量の削減、およびチップサイズの小型化を図ることができる。
（変形例１）
ここで本実施の形態における第１の変形例について説明する。
上記実施の形態では、ＥＱ部１３６はＴＤ部１２０の検出結果に基づいて空間パラメータｐをイコライズしたが、本変形例に係るＥＱ部は、プレマトリックス処理部１３１で生成された行列Ｒ1をイコライズするとともに、ポストマトリックス処理部１３２で生成された行列Ｒ2をイコライズする。
図１１は、本変形例に係るマルチチャンネル合成部の詳細な構成を示すブロック図である。
本変形例に係るマルチチャンネル合成部１０３ａは、上記実施の形態におけるチャンネル拡大部１３０の代わりに、チャンネル拡大部１３０ａを備える。
チャンネル拡大部１３０ａは、上記実施の形態のＥＱ部１３６と同様の機能を有するＥＱ部１３６ａおよびＥＱ部１３６ｂを備えている。
即ち、ＥＱ部１３６ａは、ＴＤ部１２０による検出結果に基づいて、プレマトリックス処理部１３１から出力された行列Ｒ1（スケーリング係数）をイコライズし、ＥＱ部１３６ｂは、ＴＤ部１２０による検出結果に基づいて、ポストマトリックス処理部１３２から出力された行列Ｒ2（ミキシング係数）をイコライズする。
ＥＱ部１３６ａは、（数１９）に示すように、ＥＱ部１３６の処理対象である空間パラメータｐ（ｂ）の代わりに、行列Ｒ1（ｂ）を処理対象として扱う。
Figure 0004944029
ＥＱ部１３６ｂは、（数２０）に示すように、ＥＱ部１３６の処理対象である空間パラメータｐ（ｂ）の代わりに、行列Ｒ2（ｂ）を処理対象として扱う。
Figure 0004944029
このように本変形例では、エリアジングノイズが発生しないように、チャンネル拡大部１３０において演算係数たる行列Ｒ1，Ｒ2が直接的に調整されるため、チャンネル拡大部１３０の後段においてチャンネルの数だけノイズ除去部を設けることに比べ、極めて少ない処理量でエリアジングノイズが抑制され、小さな回路規模あるいはプログラムサイズのオーディオデコーダが実現される。
（変形例２）
ここで本実施の形態における第２の変形例について説明する。
上記実施の形態では、周波数帯域信号の全ての周波数帯域において実数を用いたが、本変形例では、周波数帯域信号のうち低周波数帯域においては複素数を用いる。つまり、本変形例では、周波数帯域信号のうち一部に対してのみ実数を用いる。
図１２は、本変形例に係るマルチチャンネル合成部の詳細な構成を示すブロック図である。
本変形例に係るマルチチャンネル合成部１０３ｂは、分析フィルタバンク１１０ａと、チャンネル拡大部１３０ｂと、合成フィルタバンク１４０ａとを備えている。
分析フィルタバンク１１０ａは、ダウンミックス信号を、時間／周波数ハイブリッド表現に変換し、第１周波数帯域信号ｘとして出力するものであって、上述の実数ＱＭＦ部１１１と、複素Ｎｙｑ部１１２ａとを備えている。
複素Ｎｙｑ部１１２ａは、複素係数のナイキストフィルタバンクとして構成されており、実数ＱＭＦ部１１１で生成された第１周波数帯域信号ｘの低周波数帯域において、複素係数のナイキストフィルターにより、その第１周波数帯域信号ｘを修正する。
このように分析フィルタバンク１１０ａは、低域周波数帯域が部分的に実数で表現される第１周波数帯域信号ｘを生成して出力する。
チャンネル拡大部１３０ｂは、上述のプレマトリックス処理部１３１、ポストマトリックス処理部１３２、第１演算部１３３、および第２演算部１３４と、部分的実数無相関処理部１３５ａとを備えている。
部分的実数無相関処理部１３５ａは、部分的に実数で表現される第１周波数帯域信号ｘに基づいて第１演算部１３３から出力された中間信号ｖに対して、オールパスフィルタ処理を施すことによって、無相関信号ｗを生成して出力する。
合成フィルタバンク１４０ａは、チャンネル拡大部１３０ｂから出力された出力信号ｙの表現形式を、時間／周波数ハイブリッド表現から時間表現に変換するものであって、上述の実数ＩＱＭＦ部１４２と、複素ＩＮｙｑ部１４１ａとを備えている。複素ＩＮｙｑ部１４１ａは、複素係数の逆ナイキストフィルターであり、低域周波数帯域において、複素数の第１周波数帯域信号ｘを生成する。そして、実数ＩＱＭＦ部１４２は、複素ＩＮｙｑ部１４１ａによる処理結果に対して、実数係数の逆ＱＭＦによる合成フィルタ処理により、マルチチャンネルの時間信号を出力する。
このように本変形例では、低周波数帯域では複素数のまま処理されることになるので、高い帯域分解能を維持しつつ、演算量が抑制され、音質向上と回路規模の削減の両方をバランスよく達成することができる。
（変形例３）
ここで本実施の形態における第３の変形例について説明する。
本変形例に係るマルチチャンネル合成部は、上記変形例１および変形例２の特徴を兼ね備えている。
図１３は、本変形例に係るマルチチャンネル合成部の詳細な構成を示すブロック図である。
本変形例に係るマルチチャンネル合成部１０３ｃは、変形例２の分析フィルタバンク１１０ａと、チャンネル拡大部１３０ｃと、変形例２の合成フィルタバンク１４０ａとを備えている。
チャンネル拡大部１３０ｃは、変形例１のＥＱ部１３６ａ，１３６ｂと、変形例２の部分的実数無相関処理部１３５ａとを備えている。
つまり、本変形例に係るマルチチャンネル合成部１０３ｃは、プレマトリックス処理部１３１で生成された行列Ｒ1をイコライズするとともに、ポストマトリックス処理部１３２で生成された行列Ｒ2をイコライズする。さらに、本変形例に係るマルチチャンネル合成部１０３ｃは、周波数帯域信号のうち一部に対してのみ実数を用いる。
（変形例４）
ここで本実施の形態における第４の変形例について説明する。
上記実施の形態におけるＴＤ部１２０およびＥＱ部１３６は、互いに隣接するパラメータバンドで空間パラメータｐ（ｂ）を平均化した、本変形例に係るＴＤ部１２０およびＥＱ部１３６は、複数の連続するパラメータバンドからなるグループで空間パラメータｐ（ｂ）を平均化する。
図１４は、本変形例に係るＴＤ部１２０およびＥＱ部１３６の動作を示すフローチャートである。
まず、ＴＤ部１２０は、パラメータバンドｂ＝０、カウント値ｃｎｔ＝０および平均値ａｖｅ＝０を初期設定する（ステップＳ１１００）。そして、ＴＤ部１２０は、パラメータバンドｂが（ＰａｒａｍＢａｎｄ−１）に達しているか否か、つまり、パラメータバンドｂの示すバンドが、最後から二番目のバンドであるか否かを判別する（ステップＳ１１０１）。
ここで、ＴＤ部１２０は、（ＰａｒａｍＢａｎｄ−１）に達していると判別したときには（ステップＳ１１０１のｙｅｓ）、エリアジングノイズ検出の処理を終了する。一方、（ＰａｒａｍＢａｎｄ−１）に達していないと判別したときには（ステップＳ１１０１のｎｏ）、ＴＤ部１２０は、さらに、その平均トーナリティＧＴ’（ｂ）が、予め定められた閾値ＴＨ３よりも大きいか否かを判別する（ステップＳ１１０２）。
ＴＤ部１２０は、閾値ＴＨ３よりも大きいと判別したときには（ステップＳ１１０２のｙｅｓ）、エリアジングノイズの発生の可能性があることを検出し、その検出結果をＥＱ部１３６に通知する。ＥＱ部１３６は、その検出結果の通知を受けると、パラメータバンドｂの空間パラメータｐ（ｂ）を平均値ａｖｅに加算してその平均値ａｖｅを更新し、カウント値ｃｎｔを１だけ増加させる（ステップＳ１１０３）。そして、ＴＤ部１２０は、パラメータバンドｂの値を１だけ増加させ（ステップＳ１１０８）、ステップＳ１１０１からの動作を繰り返し実行する。
このように、連続する各パラメータバンドｂにおける平均トーナリティＧＴ’（ｂ）が閾値ＴＨ３よりも大きい場合には、その各パラメータバンドｂの空間パラメータｐ（ｂ）が積算される。
一方、ＴＤ部１２０は、平均トーナリティＧＴ’（ｂ）が閾値ＴＨ３以下であると判別したときには（ステップＳ１１０２のｎｏ）、さらに、現在のカウント値ｃｎｔが１よりも大きいか否かを判別する（ステップＳ１１０４）。ＴＤ部１２０は、カウント値ｃｎｔが１よりも大きいと判別すると（ステップＳ１１０４のｙｅｓ）、平均値ａｖｅをそのカウント値ｃｎｔで除算して、その平均値ａｖｅを更新する（ステップＳ１１０６）。そして、ＴＤ部１２０は、その更新された平均値ａｖｅをＥＱ部１３６に通知する。
ＥＱ部１３６は、（ｂ−ｃｎｔ）から（ｂ−１）の範囲のパラメータバンドｉの空間パラメータｐ（ｉ）が、ＴＤ部１２０から通知された平均値ａｖｅになるように、それらの空間パラメータｐ（ｉ）を更新する（ステップＳ１１０７）。
ＴＤ部１２０は、カウント値ｃｎｔが１以下であると判別すると（ステップＳ１１０４のｎｏ）、または、ＥＱ部１３６が上述のようにステップＳ１１０７で空間パラメータｐ（ｉ）を更新すると、カウント値ｃｎｔおよび平均値ａｖｅを０に設定する（ステップＳ１１０５）。そして、ＴＤ部１２０は、ステップＳ１１０８からの動作を繰り返して実行する。
このように本変形例では、閾値ＴＨ３よりも大きい平均トーナリティＧＴ’（ｂ）を有する連続したパラメータバンドからなるグループで、空間パラメータｐ（ｂ）が平均化される。
なお、上記実施の形態およびその変形例におけるオーディオデコーダの全体または一部の構成要素は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）などの集積回路として実現することができるとともに、その処理動作をコンピュータに実行させるプログラムとしても実現することができる。
本発明のオーディオデコーダは、エリアジングノイズの発生を抑えつつ演算量を軽減することができるという効果を奏し、特に、放送等の低ビットレートの応用において有用であって、例えば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などに適用可能である。
図１は、従来のオーディオ装置の構成を示すブロック図である。 図２は、同上のチャンネル拡大部の機能構成を示す機能ブロック図である。 図３は、同上のチャンネル拡大部の機能構成を示す他の機能ブロック図である。 図４は、同上のチャンネル拡大部の詳細な構成を示すブロック図である。 図５は、同上のオーディオデコーダの構成を示す他のブロック図である。 図６は、同上のオーディオデコーダの構成を示す他のブロック図である。 図７は、実数処理およびエリアジングノイズ除去を行うオーディオデコーダの構成を示すブロック図である。 図８は、本発明の実施の形態におけるオーディオデコーダの構成を示すブロック図である。 図９は、同上のマルチチャンネル合成部の詳細な構成を示すブロック図である。 図１０は、同上のＴＤ部およびＥＱ部の動作を示すフローチャートである。 図１１は、同上の変形例１に係るマルチチャンネル合成部の詳細な構成を示すブロック図である。 図１２は、同上の変形例２に係るマルチチャンネル合成部の詳細な構成を示すブロック図である。 図１３は、同上の変形例３に係るマルチチャンネル合成部の詳細な構成を示すブロック図である。 図１４は、同上の変形例４に係るＴＤ部およびＥＱ部の動作を示すフローチャートである。
符号の説明
１００ オーディオデコーダ
１０１ 逆多重化部
１０２ デコーダ
１０３ マルチチャンネル合成部
１１０ 分析フィルタバンク
１２０ エリアジングノイズ検出部（ＴＤ部）
１３０ チャンネル拡大部
１３１ プレマトリックス処理部
１３２ ポストマトリックス処理部
１３３ 第１演算部
１３４ 第２演算部
１３５ 実数無相関処理部
１３６ ＥＱ部
１４０ 合成フィルタバンク

Claims (8)

  1. Ｎ（Ｎ≧２）チャンネルのオーディオ信号をダウンミックスして得られるダウンミックス信号を符号化した第１の符号化データと、前記ダウンミックス信号を元のＮチャンネルのオーディオ信号に復元するためのパラメータを符号化した第２の符号化データとからなるビットストリームをデコードし、Ｎチャンネルのオーディオ信号を生成するオーディオデコーダであって、
    前記第１の符号化データから、前記ダウンミックス信号に対する第１の周波数帯域信号を生成する周波数帯域信号生成手段と、
    前記第２の符号化データを用いて、前記周波数帯域信号生成手段で生成された第１の周波数帯域信号を、Ｎチャンネルのオーディオ信号に対する第２の周波数帯域信号に変換するチャンネル拡大手段と、
    前記チャンネル拡大手段で生成されたＮチャンネルの第２の周波数帯域信号を帯域合成することによって、時間軸上のＮチャンネルのオーディオ信号に変換する帯域合成手段と、
    前記第１の周波数帯域信号におけるエリアジングノイズの発生を検出するエリアジングノイズ検出手段とを備え、
    前記第２の符号化データは、元のＮチャンネルのオーディオ信号間のレベル比と位相差とを含む空間パラメータを符号化したデータであり、
    前記周波数帯域信号生成手段は、前記第１の周波数帯域信号のうち、少なくとも一部の周波数帯域については、実数で表現される前記第１の周波数帯域信号を生成し、
    前記エリアジングノイズ検出手段は、前記第１の周波数帯域信号において、強い周波数成分が持続する状態であるトーン性の強い信号が存在する周波数帯域を検出し、
    前記チャンネル拡大手段は、前記エリアジングノイズ検出手段で検出された周波数帯域に隣接する周波数帯域の信号レベルを調整した前記第２の周波数帯域信号を出力し、
    前記チャンネル拡大手段は、
    前記第１の周波数帯域信号と、当該第１の周波数帯域信号から生成した無相関信号とを、前記空間パラメータから生成した演算係数に応じた比率で混ぜ合わせることによって、前記第２の周波数帯域信号を生成する演算手段と、
    前記エリアジングノイズ検出手段によって検出された周波数帯域に隣接する周波数帯域について、前記演算係数を調整することによって、前記信号レベルを調整する調整モジュールとを備える
    ことを特徴とするオーディオデコーダ。
  2. 前記周波数帯域信号生成手段は、所定の周波数帯域の帯域分解能を高めるためのナイキストフィルタバンクを有し、当該ナイキストフィルタバンクが処理する周波数帯域については複素数で表現される周波数帯域信号を生成し、当該ナイキストフィルタバンクが処理しない周波数帯域については実数で表現される周波数帯域信号を生成する
    ことを特徴とする請求項１記載のオーディオデコーダ。
  3. 前記演算手段は、
    前記空間パラメータに含まれるレベル比から導出されるスケーリング係数を前記演算係数の一部として用い、前記第１の周波数帯域信号をスケーリングすることで、中間信号を生成するプレマトリックスモジュールと、
    前記プレマトリックスモジュールで生成された中間信号に対してオールパスフィルタの処理を施すことによって、無相関信号を生成する無相関モジュールと、
    前記空間パラメータに含まれる位相差から導出されるミキシング係数を前記演算係数の一部として用い、前記第１の周波数帯域信号と前記無相関信号とを混ぜ合わせるポストマトリックスモジュールとを備え、
    前記調整モジュールは、前記空間パラメータを調整することによって、前記演算係数を調整する
    ことを特徴とする請求項１記載のオーディオデコーダ。
  4. 前記調整モジュールは、前記エリアジングノイズ検出手段が検出した周波数帯域と当該周波数帯域に隣接する周波数帯域についての前記スケーリング係数をイコライズすることによって、前記演算係数を調整するイコライザを有する
    ことを特徴とする請求項１記載のオーディオデコーダ。
  5. 前記調整モジュールは、前記エリアジングノイズ検出手段が検出した周波数帯域と当該周波数帯域に隣接する周波数帯域についての前記ミキシング係数をイコライズすることによって、前記演算係数を調整するイコライザを有する
    ことを特徴とする請求項１記載のオーディオデコーダ。
  6. 前記調整モジュールは、前記エリアジングノイズ検出手段が検出した周波数帯域と当該周波数帯域に隣接する周波数帯域についての前記空間パラメータをイコライズするイコライザを有する
    ことを特徴とする請求項３記載のオーディオデコーダ。
  7. 前記イコライザは、イコライズの対象となる各要素を当該各要素の平均値で置き換えることによって、前記イコライズをする
    ことを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載のオーディオデコーダ。
  8. Ｎ（Ｎ≧２）チャンネルのオーディオ信号をダウンミックスして得られるダウンミックス信号を符号化した第１の符号化データと、前記ダウンミックス信号を元のＮチャンネルのオーディオ信号に復元するためのパラメータを符号化した第２の符号化データとからなるビットストリームをデコードし、Ｎチャンネルのオーディオ信号を生成するオーディオ信号の復号方法であって、
    前記第１の符号化データから、前記ダウンミックス信号に対する第１の周波数帯域信号を生成する周波数帯域信号生成ステップと、
    前記第２の符号化データを用いて、前記周波数帯域信号生成ステップで生成された第１の周波数帯域信号を、Ｎチャンネルのオーディオ信号に対する第２の周波数帯域信号に変換するチャンネル拡大ステップと、
    前記チャンネル拡大ステップで生成された、Ｎチャンネルの第２の周波数帯域信号を帯域合成することによって、時間軸上のＮチャンネルのオーディオ信号に変換する帯域合成ステップと、
    前記第１の周波数帯域信号におけるエリアジングノイズの発生を検出するエリアジングノイズ検出ステップとを含み、
    前記第２の符号化データは、元のＮチャンネルのオーディオ信号間のレベル比と位相差とを含む空間パラメータを符号化したデータであり、
    前記周波数帯域信号生成ステップでは、前記第１の周波数帯域信号のうち、少なくとも一部の周波数帯域については、実数で表現される前記第１の周波数帯域信号を生成し、
    前記エリアジングノイズ検出ステップでは、前記第１の周波数帯域信号において、強い周波数成分が持続する状態であるトーン性の強い信号が存在する周波数帯域を検出し、
    前記チャンネル拡大ステップでは、前記エリアジングノイズ検出ステップで検出された周波数帯域に隣接する周波数帯域の信号レベルを調整した前記第２の周波数帯域信号を出力し、
    前記チャンネル拡大ステップは、
    前記第１の周波数帯域信号と、当該第１の周波数帯域信号から生成した無相関信号とを、前記空間パラメータから生成した演算係数に応じた比率で混ぜ合わせることによって、前記第２の周波数帯域信号を生成する演算ステップと、
    前記エリアジングノイズ検出ステップによって検出された周波数帯域に隣接する周波数帯域について、前記演算係数を調整することによって、前記信号レベルを調整する調整ステップとを含む
    ことを特徴とするオーディオ信号の復号方法。
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