JP5156386B2 - 空間音声のパラメトリック符号化のためのコンパクトなサイド情報 - Google Patents
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Description
本出願の対象は、下記の米国特許出願に関連しており、これらのすべての教示は、参考として本明細書に組み込まれる。
○ 2001年5月4日、代理人整理番号Faller5として出願された、米国特許出願第09/848,877号;
○ 2001年11月7日、代理人整理番号Baumgarte1−6−8として出願された、米国特許出願第10/045,458号。該出願自体は2001年8月10日に出願された米国特許仮出願第60/311,565号の出願日付の利益を主張した;
○ 2002年5月24日、代理人整理番号Baumgarte2−10として出願された、米国特許出願第10/155,437号;
○ 2002年9月18日、代理人整理番号Baumgarte3−11として出願された、米国特許出願第10/246,570号;
○ 2004年4月1日、代理人整理番号Baumgarte7−12として出願された、米国特許出願第10/815,591号;
○ 2004年9月8日、代理人整理番号Baumgarte8−7−15として出願された、米国特許出願第10/936,464号;
○ 2004年1月20日出願された(Faller13−1)、米国特許出願第10/762,100号;
○ 2004年12月7日、代理人整理番号Allamanche1−2−17−3として出願された、米国特許出願第11/006,492号;および
○ 2004年12月7日、代理人整理番号Allamanche2−3−18−4として出願された、米国特許出願第11/006, 号。
○ F.Baumgarte(バウムガルテ)およびC.Faller(ファーラー)、「バイノーラルキューコーディング−−パートI:心理音響的原理および設計原則(Binaural Cue Coding−−Part I: Psychoacoustic fundamantals and design principle)」,IEEE Trans. on Speech and Audio Proc.(音声および音響処理)、巻11、No.6、2003年11月;
○ C.Faller(ファーラー)およびF.Baumgarte(バウムガルテ)、「バイノーラルキューコーディング−−パートII:スキームおよびアプリケーション(Binaural Cue Coding−−Part II: Schemes and applications)」,IEEE Trans.on Speech and Audio Proc.(音声および音響処理)、巻11、No.6、2003年11月;
○ C.Faller(ファーラー)、「異なる再生フォーマットと互換性のある空間音声符号化(Coding of spatial audio compatible with different playback formats)」,2004年10月、オーディオ技術協会(Aud.Eng.Soc.)、第117回大会発表抄録。
図2は、一般的なバイノーラルキューコーディング(BCC)音声処理システムのブロック図である。
図3は、図2のダウンミキサとして使用可能なダウンミキサのブロック図を示す。
図4は、図2のデコーダとして使用可能なBCCシンセサイザのブロック図を示す。
図5は、本発明の1つの実施形態による、図2のBCC推定器のブロック図を示す。
図6は、5チャネルオーディオに対するICTDおよびICLDデータの生成を示す。
図7は、5チャネルオーディオに対するICCデータの生成を示す。
図8は、BCCデコーダの中で使用可能な、送信された信号和s(n)と空間音響情報とからステレオまたはマルチチャネル生成するための、図4のBCCシンセサイザの実装例のブロック図を示す。
図9は、サブバンド内で、ICTDおよびICLDが、周波数の関数としてどのように変化するかを示す。
図10は、5対2BCCスキームのため、図2のデコーダとして使用可能なBCCシンセサイザのブロック図を示す。
図11は、本発明の1つの実施形態に関連する、図2に示されるようなBCCシステムによる処理の流れ図を示す。
図2は、エンコーダ202およびデコーダ204を含む、一般的なバイノーラルキューコーディング(BCC)音声処理システム200のブロック図である。エンコーダ202は、ダウンミキサ206およびBCC推定器208を含む。
好適な実施例において、送信和信号は、入力音声信号のすべての信号成分を包含する。目標は、各信号成分が完全に維持されることである。音声入力チャネルを単に合算するだけでは、多くの場合、信号成分の増幅または減衰を生じる。いいかえれば、多くの場合、「単純」な和における信号成分のパワーは、各チャネルの対応信号成分のパワーの和よりも大きいか、または小さくなる。ダウンミキシング技法を使って、和信号中の信号成分のパワーが、すべての入力チャネル中の対応パワーとほほ同じになるように、和信号を等化することができる。
ICTD、ICLD、およびICCによって、元の音声信号の対応キューに近似されたステレオ、またはマルチチャネル音声信号をBCC合成する、単一の和信号を想定する。以下に、聴覚空間イメージ特性に関連させて、ICTD、ICLD、およびICCの役割が説明される。
以下に、どのようにICTD、ICLD、およびICCが推定されるかを説明する。これらの(量子化され、および符号化された)空間音響情報を送信するためのビットレートは、わずかのkb/sにすることができ、これにより、BCCを用いて、単一の音声チャネルに必要なビットレート近いレートで、ステレオおよびマルチチャネル音声信号を送信することができる。
2より多い入力チャネルがある場合、図6のC=5のケースに示すように、参照チャネル(例えば、チャネル番号1)と他のチャネルとの間のICTDおよびICLDを設定すれば通常は十分であり、図6のτ1c(k)およびΔL1c(k)は、それぞれ、参照チャネル1とチャネルcとの間のICTDおよびICLDを表す。
一部の実施形態において、ICC合成の目的は、ICTDおよびICLDに影響を与えることなく、遅延およびスケーリングが適用された後のサブバンド間の相関度を低減することである。これは、各サブバンド(聴覚臨界帯域)内の変化の平均がゼロになるようにしながら、ICTDおよびICLDが周波数の関数として効果的に変化するように、図8のフィルタhcを設計することによって達成することができる。
前に述べたように、BCCを1つ以上の送信チャネルに対し実施することができる。C個の音声チャネルを、単一の(送信)チャネルでなくE個のチャネルとして表す、C対E・BCCといわれるBCCのバリエーションについて説明してきた。C対E・BCCには、少なくとも2つの利点がある。
○ BCCを使った送信チャネルは、既存のモノラルシステムを、ステレオ、またはマルチチャネル音声再生にアップグレードするための、下位互換性のある送信路を提供する。アップグレードされたシステムは、BCCダウンミックスされた和信号を、既存のモノラルのインフラを通して送信し、これに加えBCCサイド情報を送信する。C対E・BCCは、C個のチャネルの音声を下位互換性のあるように符号化されたE個のチャネルに適用することができる。
○ C対E・BCCは、送信チャネル数の低減の程度の違いに応じたスケーラビリティを取り入れる。送信される音声チャネルが多いほど、音声品質を向上することができよう。どのようにICTD、ICLD、およびICCキューを設定するかといった、C対E・BCCの処理の詳細が、2004年1月20日に出願(Faller13−1)された米国特許出願第10/762,100号に記載されている。
前述したように、典型的BCCスキームでは、エンコーダは、音声チャネルのいろいろなペア、またはグループの間で推定されたICTD、ICLD、および/またはICCコードをデコーダに送信する。このサイド情報は、BCC復号の後マルチチャネル音声信号を得るために、(例えば、モノラル、またはステレオへの)ダウンミックス信号に加えて送信される。従って、復号された音響本来の品質を低下させることなく、サイド情報の量を最少化することが望まれる。
ICCtransmitted=f(ICC1、ICC2、…、ICCN) (15)
上式のfはN個の異なるICCを組合せる関数である。
上式のpiはサブバンド中の対応チャネルペアのパワーである。この場合、より強いチャネルペアから推定されたICCは、より弱いチャネルペアから推定されたICCよりも大きく重み付けされる。チャネルペアの組合せパワーpiは、各サブバンドに対する個別のチャネルパワーの和として計算することができる。
図10の5対2BCCスキームに関連させて本発明を説明してきた。この実施例では、BCCエンコーダは、(1)4つの異なるチャネルで構成される2つのチャネルペア(すなわち、左/左後方、および右/右後方)に対する2つのICCコードを推定し、(2)BCCデコーダに送信する組合せICCコードを生成するために、これら2つのコードを平均する。BCCデコーダは、(1)送信されてきた組合せICCコードから2つのICCコードを導き出し(組合せICCコードを、そのまま、双方の導き出されたICCコードの代わりに使うこともできる)、(2)4つのデ・コリレーションされたチャネル(すなわち、合成された左、左後方、右、および右後方チャネル)を生成するために、導き出された2つのICCコードの各々を、合成チャネルの個々のペアに適用する。
Claims (28)
- 音声チャネルを符号化する方法であって、前記方法は、
2つ以上の音声チャネルに対し1つ以上のキューコードを生成する工程であって、
少なくとも1つのキューコードは、2つ以上の推定されたキューコードを組合せて生成された組合せキューコードであり、
各推定されたキューコードは、前記音声チャネルの2つ以上のグループから推定されている、生成工程と、
前記1つ以上のキューコードを送信する工程とを含む方法。 - 前記2つ以上の音声チャネルに対応するE個の送信音声チャネルを送信する工程をさらに含み、E≧1である、請求項1に記載の方法。
- 前記2つ以上の音声チャネルはC個の入力音声チャネルを含み、C>Eであり、
前記C個の入力チャネルは、前記E個の送信チャネルを生成するために、ダウンミックスされる、請求項2に記載の方法。 - 前記1つ以上のキューコードは、デコーダが、E個の送信チャネルの復号の過程で、前記組合せキューコードに基づいて合成処理を実行することを可能にするために、送信され、前記E個送信音声チャネルは、前記2つ以上の音声チャネルに対応しており、E≧1である、請求項1に記載の方法。
- 前記1つ以上のキューコードは、組合せチャネル間相関度(ICC)コード、組合せチャネル間レベル差(ICLD)コード、および組合せチャネル間時間差(ICTD)コードの1つ以上を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記組合せキューコードは、前記2つ以上の推定されたキューコードの平均値として生成される、請求項1に記載の方法。
- 前記組合せキューコードは、前記2つ以上の推定されたキューコードの重み付き平均値として生成される、請求項6に記載の方法。
- 前記組合せキューコードを生成するため使われる各推定されたキューコードは、前記重み付き平均値を生成するために使われる重み係数と関連付けられており、
各推定されたキューコードに対する前記重み係数は、前記推定されたキューコードに対応するチャネルの前記グループの中のパワーに基づく、請求項7に記載の方法。 - 前記組合せキューコードは、組合せICCコードである、請求項1に記載の方法。
- 前記2つ以上の音声チャネルは、左チャネル、左後方チャネル、右チャネル、および右後方チャネルを含み、
前記左および左後方チャネルから第一推定されたICCコードが生成され、
前記右および右後方チャネルから第二推定されたICCコードが生成され、
前記組合せICCコードは、前記第一および第二推定されたICCコードを組合せて生成される、請求項9に記載の方法。 - 音声チャネルを符号化するための装置であって、前記装置は、
2つ以上の音声チャネルに対する1つ以上のキューコードを生成するための手段であって、
少なくとも1つのキューコードは、2つ以上の推定されたキューコードを組合せて生成された組合せキューコードであり、
各推定されたキューコードは、前記音声チャネルの2つ以上のグループから推定されている、生成手段と、
前記1つ以上のキューコードを送信するための手段とを含む装置。 - E個の送信音声チャネル生成するために、C個の入力音声チャネルを符号化する装置であって、前記装置は、
2つ以上の音声チャネルに対する1つ以上のキューコードを生成するように適応されたコード推定器であって、
少なくとも1つのキューコードは、2つ以上の推定されたキューコードを組合せて生成された組合せキューコードであり、
各推定されたキューコードは、前記音声チャネルの2つ以上のグループから推定されている、推定器と、
前記E個の送信チャネルを生成するために、C個の入力チャネルをダウンミックスするように適応されたダウンミキサであって、C>E≧1であり、前記装置は、デコーダが、前記E個の送信チャネルを復号する過程で合成処理を実行することを可能にするために、前記キューコードについての情報を送信するように適応されるダウンミキサとを含む装置。 - 前記装置は、デジタルビデオレコーダ、デジタルオーディオレコーダ、コンピュータ、衛星送信機、ケーブル送信機、地上波送信機、ホームエンターテインメントシステム、および映画館システムから成るグループから選択されたシステムであり、
前記システムは、前記コード推定器および前記ダウンミキサを含む、請求項12に記載の装置。 - コンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、前記コンピュータによって前記プログラムが実行されると、前記コンピュータは、音声チャネルを符号化する方法を実行し、前記方法は、
2つ以上の音声チャネルに対する1つ以上のキューコードを生成する工程であって、
少なくとも1つのキューコードは、2つ以上の推定されたキューコードを組合せて生成された組合せキューコードであり、
各推定されたキューコードは、前記音声チャネルの2つ以上のグループから推定されている、生成工程と、
前記1つ以上のキューコードを送信する、または保存する工程とを含む方法を、コンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。 - C個の再生音声チャネルを生成するために、E個の送信音声チャネルを復号する方法であって、C>E≧1であり、前記方法は、
前記E個の送信チャネルに対応するキューコードを受信する工程であって、
少なくとも1つのキューコードは、2つ以上の推定されたキューコードを組合せて生成された組合せキューコードであり、
各推定されたキューコードは、前記E個の送信チャネルに対応する2つ以上の音声チャネルのグループから推定されている、受信工程と、
1つ以上のアップミックスされたチャネルを生成するために、前記E個の送信チャネルの1つ以上をアップミックスする工程と、
前記キューコードを前記1つ以上のアップミックスされたチャネルに適用して、前記C個の再生チャネルの1つ以上を合成する工程であって、
前記組合せキューコードから2つ以上の導出キューコードが導き出され、
2つ以上の合成チャネルを生成するために、各導出キューコードが適用される合成工程とを含む方法。 - 前記キューコードは、組合せICCコード、組合せICLDコード、および組合せICTDコードの1つ以上を含む、請求項15に記載の方法。
- 前記組合せキューコードは、前記2つ以上の推定されたキューコードの平均値である、請求項15に記載の方法。
- 前記組合せキューコードは、前記2つ以上の推定されたキューコードの重み付き平均値である、請求項17に記載の方法。
- 前記組合せキューコードを生成するために使われる各推定されたキューコードは、前記重み付き平均値を生成する際に使われる重み係数に関連付けられており、
各推定されたキューコードに対する前記重み係数は、前記推定されたキューコードに対応するチャネルの前記グループのパワーに基づいている、請求項18に記載の方法。 - 前記2つ以上の導出キューコードは、
各推定されたキューコードに関連する、2つ以上のチャネルのグループの各々に対する重み係数を導き出し、
前記組合せキューコードと導き出された2つ以上の重み係数との関数として、前記2つ以上の導出キューコードを導き出すことによって得られる、請求項19に記載の方法。 - 各導き出された重み係数は、
推定されたキューコードに対応する、前記チャネルグループ中のパワーを推定し、
異なる推定されたキューコードに対応する異なるチャネルグループの前記推定されたパワーに基づいて、前記重み係数を導き出すことによって得られる、請求項20に記載の方法。 - 前記組合せキューコードは、組合せICCコードである、請求項15に記載の方法。
- 前記2つ以上の音声チャネルは、左チャネル、左後方チャネル、右チャネル、および右後方チャネルを含み、
前記左および左後方チャネルから、第一推定されたICCコードが生成され、
前記右および右後方チャネルから、第二推定されたICCコードが生成され、
前記第一および第二推定されたICCコードを組合せて、前記組合せICCコードが生成される、請求項22に記載の方法。 - 合成された左および左後方チャネルをデ・コリレーションするために、前記組合せICCコードが使用され、
合成された右および右後方チャネルをデ・コリレーションするために、前記組合せICCコードが使用される、請求項23に記載の方法。 - C個の再生音声チャネルを生成するために、E個の送信音声チャネルを復号する装置であって、C>E≧1であり、前記装置は、
前記E個の送信チャネルに対応するキューコードを受信するための手段であって、
少なくとも1つのキューコードは、2つ以上の推定されたキューコードを組合せて生成された組合せキューコードであり、
各推定されたキューコードは、前記E個の送信チャネルに対応する2つ以上の音声チャネルのグループから推定されている、受信手段と、
1つ以上のアップミックスされたチャネルを生成するために、前記E個の送信チャネルの1つ以上をアップミックスする手段と、
前記キューコードを、前記1つ以上のアップミックスされたチャネルに適用して、前記C個の再生チャネルの1つ以上を合成するための手段であって、
前記組合せキューコードから2つ以上の導出キューコードが導き出され、
2つ以上の合成チャネルを生成するために、各導出キューコードが適用される、合成手段とを含む装置。 - C個の再生音声チャネルを生成するために、E個の送信音声チャネルを復号する装置であって、C>E≧1であり、前記装置は、
前記E個の送信チャネルに対応するキューコードを受信するように適応された受信器であって、
少なくとも1つのキューコードは、2つ以上の推定されたキューコードを組合せて生成された組合せキューコードであり、
各推定されたキューコードは、前記E個の送信チャネルに対応する2つ以上の音声チャネルのグループから推定されている、受信器と、
1つ以上のアップミックスされたチャネルを生成するために、前記E個の送信チャネルの1つ以上をアップミックスするように適応されたアップミキサと、
前記キューコードを前記1つ以上のアップミックスされたチャネルに適用して、前記C個の再生チャネルの1つ以上を合成するように適応されたシンセサイザであって、
前記組合せキューコードから2つ以上の導出キューコードが導き出され、
2つ以上の合成チャネルを生成するために、各導出キューコードが適用される、シンセサイザとを含む装置。 - 前記装置は、デジタルビデオプレーヤー、デジタルオーディオプレーヤー、コンピュータ、衛星受信機、ケーブル受信機、地上波放送受信機、ホームエンターテインメントシステム、および映画館システムから成るグループから選択されたシステムであり、
前記システムは、前記受信器、前記アップミキサ、および前記シンセサイザを含む、請求項26に記載の装置。 - コンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、前記コンピュータによって前記プログラムが実行されると、前記コンピュータは、C個の再生音声チャネルを生成するために、E個の送信音声チャネルを復号する方法を実行し、C>E≧1であり、前記方法は、
前記E個の送信チャネルに対応するキューコードを受信する工程であって、
少なくとも1つのキューコードは、2つ以上の推定されたキューコードを組合せて生成された組合せキューコードであり、
各推定されたキューコードは、前記E個の送信チャネルに対応する2つ以上の音声チャネルのグループから推定されている、受信工程と、
1つ以上のアップミックスされたチャネルを生成するために、前記E個の送信チャネルの1つ以上をアップミックスする工程と、
前記キューコードを前記1つ以上のアップミックスされたチャネルに適用することによって、前記C個の再生チャネルの1つ以上を合成する工程であって、
前記組合せキューコードから2つ以上の導出キューコードが導き出され、
2つ以上の合成チャネルを生成するために、各導出キューコードが適用される、合成工程とを含む方法を、コンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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