JP5520300B2 - マイクロホン信号に基づいて一組の空間手がかりを供給する装置、方法およびコンピュータ・プログラムと2チャンネルのオーディオ信号および一組の空間手がかりを供給する装置 - Google Patents
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Description
この節では、さまざまな2チャンネルのマイクロホン構造が、後処理によってサラウンドサウンド信号を生成するためのそれらの適合性に関して述べられる。次の節は、これらの洞察を、ステレオマイクロホンを有する空間オーディオ符号化(SAC:spatial audio coding)の使用に適用する。
・180度の角度範囲の用途にだけ、振幅比は、一意的に音の到達方向を決定する。
・背面および正面の音は、同じ総応答でとらえられる。振幅比が一意である範囲の外の方向からの音の除去はない。
・すべての可能な到達方向の4分の3(270度)、すなわち、±135度の間の方向から到達している音は、振幅比a(α)を測定することによって、一意的に決定できる。
・一意的に決定できない方向から、すなわち、135度と225度の間の背面から到達している音は、減衰させられ、そして、正面方向からくるようなこれらの音を判断することについての負の効果を部分的に軽減する。
以下に、本発明の概念が、図12を参照として詳細に説明される。図12は、2チャンネルの入力オーディオ信号(一般的に2チャンネルのマイクロホン信号)に基づいて2本以上のチャンネルを有するアップミックスオーディオ信号と関連した一組の空間手がかりを表している処理されたマイクロホン信号および空間手がかり情報の両方を供給するための装置の実施形態を示す。
第1の可能性は、SACとの互換性を持つダウンミックスおよびビットストリームを生成している符号器を使用することである。図12および13は、SACと互換性を持つ符号器1200および1300を示す。2つのマイクロホン信号x1(t)、x2(t)および対応する方向応答性情報1310が与えられると、SAC復号器1370と互換性を持つ、SAC補助情報1220、1320が生成される。加えて、2つのマイクロホン信号x1(t)、x2(t)は、SAC復号器1370と互換性を持つダウンミックス信号1322を生成するように処理される。符号器1200、1300でサラウンドオーディオ信号を生成する必要がなく、結果として低い計算量および低い所要メモリ量になることは留意されたい。
以下に、信号解析器1212によって、または、解析装置1312によって実行されうるマイクロホン信号解析が説明される。
(1)2チャンネル・マイクロホン信号の第1のチャンネル・マイクロホン信号の推定エネルギー(または強度)、2チャンネル・マイクロホン信号の直接音成分の推定エネルギー(または強度)および2チャンネルのマイクロホン信号の拡散音成分の推定エネルギーの関係;
(2)2チャンネル・マイクロホン信号の第2のチャンネル・マイクロホン信号の推定エネルギー(または強度)、2チャンネル・マイクロホン信号の直接音成分の推定エネルギー(または強度)および2チャンネルのマイクロホン信号の拡散音成分の推定エネルギーの関係、そして;
(3)第1のチャンネル・マイクロホン信号および第2のマイクロホン信号の推定相関値、2チャンネル・マイクロホン信号の直接音成分の推定エネルギー(または強度)および2チャンネル・マイクロホン信号の拡散音成分の推定エネルギー(または強度)の関係;
(方程式(10)を参照のこと)
好ましい実施形態において、本発明の装置は、SACダウンミックス信号生成器1214、1314を含み、それは2チャンネルのマイクロホン信号x1、x2に基づいてSACダウンミックス信号1222、1322を供給するためにダウンミックス処理を実行するように構成される。このように、SACダウンミックス信号生成器1214およびダウンミックス処理1314は、2チャンネルのマイクロホン信号x1、x2のうちの処理されたバージョン1222、1322は、SACダウンミックス信号の特性を含み、そして、従来のSAC復号器に入力信号として適用できるように、2チャンネルのマイクロホン信号x1、x2を処理または修正するように構成されうる。しかし、SACダウンミックス生成器1214およびダウンミックス処理1314は、選択的であるものとして考慮されるべきだということは、留意すべきである。
以下に、空間手がかり情報1220が、どのように装置1200の空間補助情報生成器1216によって得られるか、そして、SAC補助情報1320がどのように装置1300の解析装置1312によって得られるかが、説明される。空間補助情報生成器1216および解析装置1312の両方とも、同じ出力情報を供給するように構成され、結果として空間手がかり情報1220がSAC補助情報1320と等しいものでありうることは留意すべきことである。
SAC互換のダウンミックス1222、1322および空間補助情報1220、1320を生成している符号器1200、1300を使用するという先に述べたシナリオは、従来のSAC復号器1320がサラウンドオーディオ信号を生成するために使用できるという利点を有する。
ステレオマイクロホンを有するSACを使用するための、説明される第三のシナリオは、サラウンドサウンド信号を生成するために直接マイクロホン信号x1、x2を与えられることが可能である修正された「ブラインド」SAC復号器である。これは、図15に示すように、「ダウンミックス処理」ブロック1314だけでなく「解析」ブロック1312も符号器1300から復号器1370に移動させることに対応する。第1の2つの提案されたシステムの復号器とは対照的に、ブラインドSAC復号器は、使用される特定のマイクロホン構造に関する情報を必要とする。
図16は、2チャンネルのマイクロホン信号に基づいて2本以上のチャンネルを有するアップミックスオーディオ信号と関連した一組の空間手がかりを供給する方法1600のフローチャートを示す。方法1600は、成分エネルギー情報が2チャンネルのマイクロホン信号の直接音成分の、そして、2チャンネルのマイクロホン信号の拡散音成分のエネルギーの推定値を表すように、および、方向情報が2チャンネルのマイクロホン信号の直接音成分が生じる方向の推定を表すように、2チャンネルのマイクロホン信号に基づいて成分エネルギー情報および方向情報を得るという第1のステップ1610を含む。方法1600はまた、2チャンネルのマイクロホン信号の成分エネルギー情報および2チャンネルのマイクロホン信号の方向情報を、2本以上のチャンネルを有するアップミックスオーディオ信号と関連した空間手がかりを表している空間手がかり情報に写像するステップ1620を含む。当然、方法1600は、ここに述べられた本発明の装置の特徴および機能のいずれかによって補うことができる。
装置についての文脈において、いくつかの態様が説明されたが、これらの態様が、対応する方法についての記載を示すこともまた明らかである。ここで、ブロックまたは装置は方法ステップまたは方法ステップの機能に対応する。類似して、方法ステップの文脈において説明された態様は、また、対応するブロックまたは項目、または、対応する装置の機能の記載を示す。
空間オーディオ符号化(SAC)を使用することによるサラウンドサウンド録音のためのステレオマイクロホンの適合性が説明された。ステレオマイクロホン信号に基づくマルチチャンネルサラウンドオーディオを生成するためにSACを使用している3つのシステムが示された。これらのシステム、すなわち、図12および13による手がかりシステムのうちの1つは、現存のSACと互換性を持つビットストリームおよび復号器である。ここで、専用の符号器は、直接、マイクロホンステレオ信号から互換性を持つダウンミックスステレオ信号および補助情報を生成する。図14に関して説明された第2の提案されたシステムは、SACダウンミックス信号としてマイクロホンステレオ信号を直接使用する、そして、図15に関して説明された第3のシステムは、ステレオマイクロホン信号をマルチチャンネルサラウンドオーディオ信号に直接変換している「ブラインド」SAC復号器である。
・マイクロホン構造は、従来のステレオマイクロホンでありえ、または、特にこの目的のためにステレオマイクロホンを最適化されたものでありうる。
・符号器でサラウンド信号を生成する必要なしで、SAC互換のダウンミックスおよび補助情報が生成される。
・高品質ステレオ・ダウンミックス信号が生成され、サラウンドサウンドを生成するためにSAC復号器によって使用される。
・符号化が所望でない場合、修正された「ブラインド」SAC復号器がマイクロホン信号をサラウンドオーディオ信号に直接変換するために使用できる。
Claims (13)
- 2チャンネルのマイクロホン信号(X1(t)、X2(t))に基づいて、2本以上のチャンネルを有するアップミックスオーディオ信号と関連した一組の空間手がかり(ICLDLLs、ICCLLs、ICLDRRs、ICCRRs、ICLD1、ICLD2)を供給するための装置(100;200;300;1200;1300;1400;1500)であって、前記装置は、
成分エネルギー情報(E{SS*}、E{NN*})が、前記2チャンネルのマイクロホン信号の直接音成分(S)の、そして、前記2チャンネルのマイクロホン信号の拡散音成分(N)のエネルギーの推定値を表すように、および、方向情報(a、α)が、前記2チャンネルのマイクロホン信号の前記直接音成分(S)が生じる方向の推定値を表すように、前記2チャンネルのマイクロホン信号(X1(t)、X2(t))に基づいて、前記成分エネルギー情報(E{SS*}、E{NN*})および前記方向情報(a、α)を得るように構成された信号解析器(130;1212;1312;1410;1510)と、
前記2チャンネルのマイクロホン信号の前記成分エネルギー情報(E{SS*}、E{NN*})および前記2チャンネルのマイクロホン信号の前記方向情報(a、α)を、2本以上のチャンネルを有するアップミックスオーディオ信号と関連した前記一組の空間手がかりを表している空間手がかり情報に、写像するように構成された空間補助情報生成器(140;1216;1312;1410;1510)と、を含むこと、を特徴とする、装置。 - 前記空間補助情報生成器(140;1216;1312;1410;1510)が、直接、前記2チャンネルのマイクロホン信号(X1(t)、X2(t))の前記成分エネルギー情報(E{SS*}、E{NN*})および前記2チャンネルのマイクロホン信号(X1(t)、X2(t))の前記方向情報(a、α)を、2本以上のチャンネルを有するアップミックスオーディオ信号と関連した前記一組の空間手がかりを表している前記空間手がかり情報に、写像するように構成されること、を特徴とする、請求項1に記載の装置(100;200;300;1200;1300;1400;1500)。
- 前記空間補助情報生成器(140;1216;1312;1410;1510)が、前記2チャンネルのマイクロホン信号(X1(t)、X2(t))の前記成分エネルギー情報(E{SS*}、E{NN*})および前記2チャンネルのマイクロホン信号(X1(t)、X2(t))の前記方向情報(a、α)を、2本以上のチャンネルを有するアップミックスオーディオ信号と関連した前記一組の空間手がかりを表している前記空間手がかり情報(ICLDLL、ICCLLs、ICLDRRs、ICLD1、ICLD2)に、中間量として前記アップミックスオーディオチャンネルを実際に使用しないで、写像するように構成されること、を特徴とする、請求項1又は請求項2に記載の装置(100;200;300;1200;1300;1400;1500)。
- 前記空間補助情報生成器(140;1216;1312;1410;1510)は、方向に依存している直接音からサラウンドオーディオチャンネルへの写像を表している一組の利得係数(g1、g2、g3、g4、g5)に、前記方向情報(a、α)を写像するように構成されることと、
前記空間補助情報生成器は、また、前記成分エネルギー情報(E{SS*}、E{NN*})および前記利得係数(g1、g2、g3、g4、g5)に基づいて、2本以上のサラウンドチャンネル(L、R、C、Ls、Rs)の推定された強度を表しているチャンネル強度推定値(PL、PR、PC、PLs、PRs)を得るようにも構成されることと、
前記空間補助情報生成器は、前記チャンネル強度推定値(PL、PR、PC、PLs、PRs)に基づいて、前記アップミックスオーディオ信号と関連した前記空間手がかり(ICLDLLs、ICCLLs、ICLDRRs、ICLD1、ICLD2)を決定するように構成されることと、を特徴とする、請求項1〜請求項3のうちの1つに記載の装置(100;200;300;1200;1300;1400;1500)。 - 前記空間補助情報生成器(140;1216;1312;1410;1510)は、また、前記成分エネルギー情報(E{SS*}、E{NN*})および前記利得係数(g1、g2、g4、g5)に基づいて、前記アップミックス信号の異なるチャンネル(L、Ls、R、Rs)間の相関を表しているチャンネル相関情報(PLLs、PRRs)を得るようにも構成されることと、
前記空間補助情報生成器(140;1216;1312;1410;1510)は、また、前記チャンネル強度推定値(PL、PLs、PR、PRs)の一つ以上、および、前記チャンネル相関情報(PLLs、PRRs)に基づいて、前記アップミックス信号と関連した空間手がかり(ICCLLs、ICCRRs)を決定するようにも構成されることと、を特徴とする、請求項4に記載の装置(100;200;300;1200;1300;1400;1500)。 - 前記空間補助情報生成器(140;1216;1312;1410;1510)は、前記チャンネル強度推定値(PL、PR、PC、PLs、PRs)を得るために、前記2チャンネルのマイクロホン信号(X1(t)、X2(t))の直接音成分(S)の強度の推定値(E{SS*})と前記2チャンネルのマイクロホン信号の拡散音成分(N)の強度の推定値(E{NN*})を線形に結合するように構成されることと、
前記空間補助情報生成器は、前記利得係数(g1、…、g5)に依存して、そして、前記方向情報(a、α)に依存して、前記直接音成分の前記強度の前記推定値(E{SS*})に重みを加えるように構成されることと、を特徴とする、請求項4または請求項5に記載の装置(100;200;300;1200;1300;1400;1500)。 - 前記信号解析器(130;1212;1312;1410;1510)は、
(1)前記2チャンネルのマイクロホン信号の第1のチャンネルのマイクロホン信号(X1)の推定されたエネルギー(E{X1X1 *})、前記2チャンネルのマイクロホン信号の前記直接音成分(S)の前記推定されたエネルギー(E{SS*})および前記2チャンネルのマイクロホン信号の前記拡散音成分(N)の前記推定されたエネルギー(E{NN*})間の関係、
(2)前記2チャンネルのマイクロホン信号の第2のチャンネルのマイクロホン信号(X2)の推定されたエネルギー(E{X2X2 *})、前記2チャンネルのマイクロホン信号の前記直接音成分(S)の前記推定されたエネルギー(E{SS*})および前記2チャンネルのマイクロホン信号の前記拡散音成分(N)の前記推定されたエネルギー(E{NN*})間の関係、および
(3)前記第1のチャンネルのマイクロホン信号(X1)と前記第2のチャンネルのマイクロホン信号(X2)の推定された相互相関値(E{X1X2 *})、前記2チャンネルのマイクロホン信号の前記直接音成分(S)の前記推定されたエネルギー(E{SS*})および前記2チャンネルのマイクロホン信号の前記拡散音成分(N)の前記推定されたエネルギー(E{NN*})間の関係、を表している連立方程式を、
前記拡散音成分(N)の前記エネルギー(E{NN*})が前記第1のチャンネルのマイクロホン信号(X1)および前記第2のチャンネルのマイクロホン信号(X2)において同一であるという仮定、
前記第1のマイクロホン信号(X1)および前記第2のマイクロホン信号(X2)における前記直接音成分(S)のエネルギーの比率(E{SS*}、a2E{SS*})が、方向に依存しているという仮定、および、
前記第1のマイクロホン信号(X1)および前記第2のマイクロホン信号(X2)における前記拡散音成分(N1、N2)間の正規化相互相関係数(Φ)が、1より小さい一定値をとり、その一定値が、前記第1のマイクロホン信号(X1)および前記第2のマイクロホン信号(X2)を供給しているマイクロホンの方向特性に依存しているという仮定、を考慮に入れて、解くように構成されることを、を特徴とする、請求項1〜請求項8のうちの1つに記載の装置(100;200;300;1200;1300;1400;1500)。 - 2チャンネルのマイクロホン信号に基づいて、2本以上のチャンネルを有するアップミックスオーディオ信号と関連した一組の空間手がかりを供給するための方法(1600)であって、前記方法は、
成分エネルギー情報が前記2チャンネルのマイクロホン信号の直接音成分の、および、前記2チャンネルのマイクロホン信号の拡散音成分のエネルギーの推定値を表しているように、そして、方向情報が前記2チャンネルのマイクロホン信号の前記直接音成分が生じる方向の推定値を表すように、前記2チャンネルのマイクロホン信号に基づいて前記成分エネルギー情報および前記方向情報を得るステップ(1610)と、
前記2チャンネルのマイクロホン信号の前記成分エネルギー情報、および、前記2チャンネルのマイクロホン信号の前記方向情報を、2本以上のチャンネルを有するアップミックスオーディオ信号と関連した空間手がかりを表している空間手がかり情報に写像するステップ(1620)と、を含むこと、を特徴とする、方法。 - コンピュータ・プログラムがコンピュータ上で動作するときに、請求項12に記載の方法を実行するための前記コンピュータ・プログラム。
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