JP6088444B2 - 3次元オーディオサウンドトラックの符号化及び復号 - Google Patents
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Description
本発明は、発明者であるJot他に付与された、2011年3月16日に出願された「3次元オーディオサウンドトラックの符号化及び再生」という名称の米国仮特許出願第61/453,461号の優先権を主張するものである。
該当なし
カリフォルニア州カラバサのDTS社が提供するDTS−ES及びDTS−HDなどの様々なマルチチャネルデジタルオーディオフォーマットは、レガシーなデコーダにより復号でき、既存の再生機器上で再生できる後方互換性のあるダウンミックス、及び追加のオーディオチャネルを搬送する、レガシーなデコーダが無視するデータストリームの拡張をサウンドトラックデータストリームに含めることによってこれらの問題に対処する。DTS−HDデコーダは、これらの追加チャネルを回復し、後方互換性のあるダウンミックスにおけるこれらの寄与を減じ、後方互換性のあるフォーマットとは異なる、上昇させたスピーカ位置を含むことができる目標空間オーディオフォーマットでこれらをレンダリングすることができる。DTS−HDでは、後方互換性のあるミックスにおける、及び目標空間オーディオフォーマットでの追加チャネルの寄与が、(スピーカチャネル毎に1つの)混合係数の組によって記述される。サウンドトラックの対象となる目標空間オーディオフォーマットは、符号化段階で指定しなければならない。
オブジェクトベースのオーディオシーン符号化は、目標空間オーディオフォーマットに左右されないサウンドトラック符号化のための一般的解決策を提示する。オブジェクトベースのオーディオシーン符号化システムの例には、MPEG−4 Advanced Audio Binary Format for Scenes(AABIFS)がある。この方法では、ソース信号の各々が、レンダーキューデータストリームと共に個別に送信される。このデータストリームは、図1Aに示すような空間オーディオシーンレンダリングシステムのパラメータの時変値を搬送する。このパラメータセットは、フォーマット非依存型オーディオシーン記述の形で提供することができ、この結果、このフォーマットに従ってレンダリングシステムを設計することにより、サウンドトラックをあらゆる目標空間オーディオフォーマットでレンダリングできるようになる。各ソース信号は、その関連するレンダーキューとの組み合わせによって「オーディオオブジェクト」を定義する。この方法の大きな利点は、各オーディオオブジェクトを、再生の最後に選択されるあらゆる目標空間オーディオフォーマットでレンダリングするために利用できる最も正確な空間オーディオ合成技術をレンダラが実装できる点である。オブジェクトベースのオーディオシーン符号化システムの別の利点は、リミキシング、音楽の再演奏(カラオケなど)、又はシーン内の仮想ナビゲーション(ゲームなど)のように、レンダリングしたオーディオシーンを復号段階で対話的に修正できる点である。
マルチチャネルオーディオ信号を低ビットレートで送信又は記憶する必要性は、バイノーラルキュー符号化(BCC)及びMPEGサラウンドを含む新たな周波数領域空間オーディオ符号化(SAC)技術を開発する動機付けになってきた。図1Dに示す例示的なSAC技術では、Mチャネルオーディオ信号が、元々のMチャネル信号内に存在するチャネル間関係(チャネル間相関及びレベル差)を時間−周波数領域で表す空間キューデータストリームを伴うダウンミックスオーディオ信号の形で符号化される。ダウンミックス信号が含むオーディオチャネルはMよりも少なく、空間キューデータレートはオーディオ信号データレートに比べて低いので、この符号化法では、データレートが全体的に大きく低減される。また、レガシー機器との後方互換性を容易にするようにダウンミックスフォーマットを選択することもできる。
MPEG空間オーディオオブジェクト符号化(SAOC)は、符号化サウンドトラックデータストリームが、後方互換性のあるダウンミックスオーディオ信号及び時間−周波数キューデータストリームを含むという点でMPEGサラウンドに類似する。SAOCは、モノラル又は2チャネルダウンミックスオーディオ信号内のオーディオオブジェクトの数Mを送信するように設計された複数オブジェクト符号化技術である。SAOCダウンミックス信号と共に送信されるSAOCキューデータストリームは、モノラル又は2チャネルダウンミックス信号の各チャネル内の各オブジェクト入力信号に適用される混合係数を各周波数サブバンドに記述する時間−周波数オブジェクトミックスキューを含む。また、SAOCキューデータストリームは、デコーダ側でオーディオオブジェクトを個別に事後処理できるようにする周波数領域オブジェクト分離キューを含む。SAOCデコーダに設けられるオブジェクト事後処理機能は、オブジェクトベースの空間オーディオシーンレンダリングシステムの能力を模倣して、複数の目標空間オーディオフォーマットをサポートする。
本発明は、いわゆる物理的な音を表す信号であるオーディオ信号の処理に関する。これらの信号は、デジタル電子信号によって表される。以下の説明では、概念を示すためにアナログ波形について図示又は説明することがあるが、本発明の典型的な実施形態は、アナログ信号又は(最終的には)物理的な音の離散近似を形成する時系列的なデジタルバイト又はワードとの関連において動作すると理解されたい。この離散的なデジタル信号は、周期的にサンプリングしたオーディオ波形のデジタル表現に対応する。当業で周知のように、均一なサンプリングのためには、関心のある周波数のナイキストのサンプリング定理を少なくとも満たすのに十分な速度で波形をサンプリングしなければならない。例えば、典型的な実施形態では、約44100サンプル/秒の均一なサンプリングレートを使用することができる。或いは、96khzなどの高サンプリングレートを使用することもできる。当業で周知の原理に従い、特定の用途の要件を満たすように定量化スキーム及びビット解像度を選択すべきである。通常、本発明の技術及び装置は、複数のチャネルにおいて互いに依存し合って適用される。例えば、本発明の技術及び装置は、(2つよりも多くのチャネルを有する)「サラウンド」オーディオシステムとの関連において使用することができる。
ここで図1を参照すると、エンコーダの実装を示す概略図を示している。図1には、本発明による、サウンドトラックを符号化するためのエンコーダを示している。このエンコーダは、選択された空間オーディオフォーマットで録音された、ダウンミックス信号30の形の録音サウンドトラックを含むサウンドトラックデータストリーム40を生成する。以下の説明では、この空間オーディオフォーマットをダウンミックスフォーマットと呼ぶ。エンコーダの好ましい実施形態では、このダウンミックスフォーマットが、レガシーな消費者デコーダとの互換性があるサラウンドサウンドフォーマットであり、ダウンミックス信号30がデジタルオーディオエンコーダ32によって符号化されることにより、符号化ダウンミックス信号34が生成される。エンコーダ32の好ましい実施形態は、DTS社が提供するDTSデジタルサラウンド又はDTS−HDなどの後方互換性のあるマルチチャネルデジタルオーディオエンコーダである。
図2に、本発明の好ましい実施形態によるオーディオオブジェクト包含処理モジュールを示す。オーディオオブジェクト包含モジュール24は、オブジェクトオーディオ信号26a〜26b及びオブジェクトミックスキュー16を受け取ってこれらをオーディオオブジェクトレンダラ44に送信し、このオーディオオブジェクトレンダラ44が、これらのオーディオオブジェクトを合成してオーディオオブジェクトダウンミックス信号46に変換する。オーディオオブジェクトダウンミックス信号46は、ダウンミックスフォーマットで提供され、ベースミックス信号10と合成されてサウンドトラックダウンミックス信号30が生成される。各オブジェクトオーディオ信号26a〜26bは、モノラル又はマルチチャネル信号として提示することができる。本発明の1つの実施形態では、マルチチャネルオブジェクト信号が、複数の単一チャネルオブジェクト信号として処理される。
ここで図4を参照すると、本発明の実施形態によるデコーダ処理を示している。このデコーダは、符号化サウンドトラックデータストリーム40を入力として受け取る。デマルチプレクサ56は、符号化ダウンミックス信号34、符号化オブジェクトオーディオ信号14a〜14c、及び符号化キューストリーム38dを回復するために、符号化入力40を分離する。各符号化信号及び/又はストリームは、図1に関連して説明した、サウンドトラックデータストリーム40を生成するために使用するサウンドトラックエンコーダ内の対応する信号及び/又はストリームを符号化するために使用するエンコーダを補完するデコーダ(それぞれ、58、62a〜62c及び64)により復号される。
ここで図4及び図5を参照すると、本発明の実施形態によるオーディオオブジェクト除去処理モジュールを示している。オーディオオブジェクト除去処理モジュール66は、レンダリングされるように選択されたオブジェクトセットに対し、エンコーダ内に設けられたオーディオオブジェクト包含モジュールの可逆的動作を行う。このモジュールは、オブジェクトオーディオ信号26a〜26c及び関連するオブジェクトミックスキュー16dを受け取り、これらをオーディオオブジェクトレンダラ44dに送信する。オーディオオブジェクトレンダラ44dは、レンダリングされるように選択されたオブジェクトセットに対し、図3に関連して既に説明した符号化側に設けられるオーディオオブジェクトレンダラ44内で行われる信号処理動作を再現する。オーディオオブジェクトレンダラ44dは、これらの選択されたオーディオオブジェクトを合成してオーディオオブジェクトダウンミックス信号46dに変換し、これをダウンミックスフォーマットで供給し、ダウンミックス信号60から減算して残留ダウンミックス信号68を生成する。任意に、このオーディオオブジェクト除去は、オーディオオブジェクトレンダラ44dにより供給される残響出力信号52dも出力する。
図6に、オーディオオブジェクトレンダラモジュール70の好ましい実施形態を示す。オーディオオブジェクトレンダラモジュール70は、オブジェクトオーディオ信号26a〜26c及びオブジェクトレンダーキュー18dを受け取ってオブジェクトレンダリング信号76を導出する。オーディオオブジェクトレンダラ70は、オブジェクトオーディオ信号26a〜26cの各々をミキシングしてオーディオオブジェクトレンダリング信号76に変換するために、図3に示すオーディオオブジェクトレンダラ44に関連して既に説明した当業で周知の原理に従って動作する。各オブジェクトオーディオ信号(26a、26c)は、オブジェクトレンダリング信号76を聞いた時に知覚される方向性定位をオーディオオブジェクトに割り当てる空間パニングモジュール(90a、90c)によって処理される。オブジェクトレンダリング信号76は、パニングモジュール90a〜90cの出力信号を付加的に合成することにより形成される。オブジェクトレンダリング信号76内における各オブジェクトオーディオ信号(26a、26c)の直接的な寄与は、直接送信係数(d1、dm)によりスケール調整される。また、オブジェクトレンダリング信号76は、オーディオオブジェクト除去モジュール66に含まれるオーディオオブジェクトレンダラ44dにより供給される残響出力信号52dを受け取る残響パニングモジュール92の出力信号を含む。
図4に関連して上述したように、サウンドトラックレンダリング信号84は、オブジェクトレンダリング信号76を、残留ダウンミックス信号68のフォーマット変換78により取得される変換済み残留ダウンミックスミックス信号80と合成することにより取得される。空間オーディオフォーマット変換78は、目標空間オーディオフォーマット定義74に従って構成され、残留ダウンミックス信号68によって表されるオーディオシーンを目標空間オーディオフォーマットで再生するのに適した技術により実施することができる。当業で周知のフォーマット変換技術としては、マルチチャネルアップミキシング、ダウンミキシング、リマッピング又は仮想化が挙げられる。
12a オブジェクト1オーディオ信号
12b オブジェクトnオーディオ信号
14a 符号化オブジェクトオーディオ信号
14b 符号化オブジェクトオーディオ信号
16 オブジェクトミックスキュー
18 オブジェクトレンダーキュー
20a オブジェクトオーディオ符号化
20b オブジェクトオーディオ符号化
22a 復号
22b 復号
24 オーディオオブジェクト包含
26a オブジェクトオーディオ信号
26b オブジェクトオーディオ信号
30 ダウンミックス信号
32 ダウンミックスオーディオ符号化
34 符号化ダウンミックス信号
36 キュー符号化
38 キューデータストリーム
40 サウンドトラックデータストリーム
42 多重化
Claims (23)
- オーディオサウンドトラックの符号化方法であって、
物理的な音を表すベースミックス信号を受け取るステップと、
各々が前記オーディオサウンドトラックの少なくとも1つのオーディオオブジェクト成分を有する少なくとも1つのオブジェクトオーディオ信号を受け取るステップと、
前記オブジェクトオーディオ信号のミキシングパラメータを定義する少なくとも1つのオブジェクトミックスキューストリームを受け取るステップと、
前記オブジェクトオーディオ信号のレンダリングパラメータを定義する少なくとも1つのオブジェクトレンダーキューストリームを受け取るステップと、
前記オブジェクトオーディオ信号及び前記オブジェクトミックスキューストリームを利用して、前記オーディオオブジェクト成分を前記ベースミックス信号に合成することにより、ダウンミックス信号を取得する利用ステップと、
前記ダウンミックス信号、前記オブジェクトオーディオ信号、前記レンダーキューストリーム及び前記オブジェクトミックスキューストリームを多重化して、サウンドトラックデータストリームを形成するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記オブジェクトオーディオ信号は、前記利用ステップの前に第1のオーディオ符号化プロセッサにより符号化される、
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記オブジェクトオーディオ信号は、前記利用ステップの前に第1のオーディオ復号プロセッサにより復号される、
ことを特徴とする請求項2に記載の方法。 - 前記ダウンミックス信号は、多重化される前に第2のオーディオ符号化プロセッサにより符号化される、
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記第2のオーディオ符号化プロセッサは、不可逆的デジタル符号化プロセッサである、
ことを特徴とする請求項4に記載の方法。 - 物理的な音を表すオーディオサウンドトラックの復号方法であって、
オーディオシーンを表すダウンミックス信号と、
前記オーディオサウンドトラックの少なくとも1つのオーディオオブジェクト成分を有する少なくとも1つのオブジェクトオーディオ信号と、
前記オブジェクトオーディオ信号のミキシングパラメータを定義する少なくとも1つのオブジェクトミックスキューストリームと、
前記オブジェクトオーディオ信号のレンダリングパラメータを定義する少なくとも1つのオブジェクトレンダーキューストリームと、
を有するサウンドトラックデータストリームを受け取るステップと、
前記オブジェクトオーディオ信号及び前記オブジェクトミックスキューストリームを利用して、前記ダウンミックス信号から少なくとも1つのオーディオオブジェクト成分を部分的に除去することにより、残留ダウンミックス信号を取得するステップと、
前記残留ダウンミックス信号に空間フォーマット変換を適用することにより、前記空間オーディオフォーマットを定義する空間パラメータを有する変換済み残留ダウンミックス信号を出力するステップと、
前記オブジェクトオーディオ信号及び前記オブジェクトレンダーキューストリームを利用して、少なくとも1つのオブジェクトレンダリング信号を導出するステップと、
前記変換済み残留ダウンミックス信号と前記オブジェクトレンダリング信号を合成してサウンドトラックレンダリング信号を取得するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記オーディオオブジェクト成分は、前記ダウンミックス信号から減算される、
ことを特徴とする請求項6に記載の方法。 - 前記オーディオオブジェクト成分は、前記ダウンミックス信号内で前記オーディオオブジェクト成分を知覚できないように前記ダウンミックス信号から部分的に除去される、
ことを特徴とする請求項6に記載の方法。 - 前記ダウンミックス信号は、符号化オーディオ信号である、
ことを特徴とする請求項6に記載の方法。 - 前記ダウンミックス信号は、オーディオデコーダにより復号される、
ことを特徴とする請求項9に記載の方法。 - 前記オブジェクトオーディオ信号は、モノラルオーディオ信号である、
ことを特徴とする請求項6に記載の方法。 - 前記オブジェクトオーディオ信号は、少なくとも2チャネルを有するマルチチャネルオーディオ信号である、
ことを特徴とする請求項6に記載の方法。 - 前記オブジェクトオーディオ信号のそれぞれは、スピーカへの入力である離散的オーディオチャネルである、
ことを特徴とする請求項6に記載の方法。 - 前記オーディオオブジェクト成分は、前記オーディオシーンの声、楽器又は音響効果である、
ことを特徴とする請求項6に記載の方法。 - 前記空間オーディオフォーマットは、リスニング環境を表す、
ことを特徴とする請求項6に記載の方法。 - オーディオ符号化プロセッサであって、
物理的な音を表すベースミックス信号と、
各々が前記オーディオサウンドトラックの少なくとも1つのオーディオオブジェクト成分を有する少なくとも1つのオブジェクトオーディオ信号と、
前記オブジェクトオーディオ信号のミキシングパラメータを定義する少なくとも1つのオブジェクトミックスキューストリームと、
前記オブジェクトオーディオ信号のレンダリングパラメータを定義する少なくとも1つのオブジェクトレンダーキューストリームと、
を受け取るための受信機プロセッサと、
前記オブジェクトオーディオ信号及び前記オブジェクトミックスキューストリームに基づいて前記オーディオオブジェクト成分を前記ベースミックス信号と合成し、ダウンミックス信号を出力するための合成プロセッサと、
前記ダウンミックス信号、前記オブジェクトオーディオ信号、前記レンダーキューストリーム及び前記オブジェクトミックスキューストリームを多重化してサウンドトラックデータストリームを形成するためのマルチプレクサプロセッサと、
を含むことを特徴とするオーディオ符号化プロセッサ。 - 前記マルチプレクサプロセッサによる処理の前に前記オブジェクトオーディオ信号を符号化する第1のオーディオ符号化プロセッサをさらに含むことを特徴とする請求項16に記載のオーディオ符号化プロセッサ。
- 前記オブジェクトオーディオ信号は、第1のオーディオ復号プロセッサにより復号される、
ことを特徴とする請求項17に記載のオーディオ符号化プロセッサ。 - 前記ダウンミックス信号は、多重化される前に第2のオーディオ符号化プロセッサにより符号化される、
ことを特徴とする請求項16に記載のオーディオ符号化プロセッサ。 - オーディオ復号プロセッサであって、
オーディオシーンを表すダウンミックス信号と、
前記オーディオシーンの少なくとも1つのオーディオオブジェクト成分を有する少なくとも1つのオブジェクトオーディオ信号と、
前記オブジェクトオーディオ信号のミキシングパラメータを定義する少なくとも1つのオブジェクトミックスキューストリームと、
前記オブジェクトオーディオ信号のレンダリングパラメータを定義する少なくとも1つのオブジェクトレンダーキューストリームと、
を受け取るための受信プロセッサと、
前記オブジェクトオーディオ信号及び前記オブジェクトミックスキューストリームに基づいて前記ダウンミックス信号から少なくとも1つのオーディオオブジェクト成分を部分的に除去し、残留ダウンミックス信号を出力するためのオブジェクトオーディオプロセッサと、
前記残留ダウンミックス信号に空間フォーマット変換を適用することにより、前記空間オーディオフォーマットを定義する空間パラメータを有する変換済み残留ダウンミックス信号を出力するための空間フォーマット変換器と、
前記オブジェクトオーディオ信号及び前記オブジェクトレンダーキューストリームを処理して少なくとも1つのオブジェクトレンダリング信号を導出するためのレンダリングプロセッサと、
前記変換済み残留ダウンミックス信号と前記オブジェクトレンダリング信号を合成してサウンドトラックレンダリング信号を取得するための合成プロセッサと、
を含むことを特徴とするオーディオ復号プロセッサ。 - 前記オーディオオブジェクト成分は、前記ダウンミックス信号から減算される、
ことを特徴とする請求項20に記載のオーディオ復号プロセッサ。 - 前記オーディオオブジェクト成分は、前記ダウンミックス信号内で前記オーディオオブジェクト成分を知覚できないように前記ダウンミックス信号から部分的に除去される、
ことを特徴とする請求項20に記載のオーディオ復号プロセッサ。 - 物理的な音を表すオーディオサウンドトラックの復号方法であって、
オーディオシーンを表すダウンミックス信号と、
前記オーディオサウンドトラックの少なくとも1つのオーディオオブジェクト成分を有する少なくとも1つのオブジェクトオーディオ信号と、
前記オブジェクトオーディオ信号のレンダリングパラメータを定義する少なくとも1つのオブジェクトレンダーキューストリームと、
を有するサウンドトラックデータストリームを受け取るステップと、
前記オブジェクトオーディオ信号及び前記オブジェクトミックスキューストリームを利用して、前記ダウンミックス信号から少なくとも1つのオーディオオブジェクト成分を部分的に除去することにより、残留ダウンミックス信号を取得するステップと、
前記残留ダウンミックス信号に空間フォーマット変換を適用することにより、前記空間オーディオフォーマットを定義する空間パラメータを有する変換済み残留ダウンミックス信号を出力するステップと、
前記オブジェクトオーディオ信号及び前記オブジェクトレンダーキューストリームを利用して、少なくとも1つのオブジェクトレンダリング信号を導出するステップと、
前記変換済み残留ダウンミックス信号と前記オブジェクトレンダリング信号を合成してサウンドトラックレンダリング信号を取得するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
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