JP6869322B2 - 音場のための高次アンビソニックス表現を圧縮および圧縮解除する方法および装置 - Google Patents
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Description
−HOA係数の現在の時間フレームから支配的な音源方向を推定するステップと、
−上記HOA係数および上記支配的な音源方向に依存して、上記HOA表現を時間領域内の支配的な方向性信号と残差のHOA成分とに分解するステップであって、上記残差のHOA成分を表現する均一なサンプリング方向において平面波関数を取得するために、上記残差のHOA成分が離散空間領域に変換され、上記平面波関数が上記支配的な方向性信号から予測されることによって、上記予測を記述するパラメータがもたらされ、対応する予測誤りが上記HOAの領域に再び変換される、上記分解するステップと、
−上記残差のHOA成分の現在の次数をより低い次数に低減するステップであって、結果として、低次元化された残差のHOA成分が得られる、上記低減するステップと、
−上記低次元化された残差のHOA成分を相関除去して対応する残差のHOA成分時間領域信号を取得するステップと、
−圧縮された支配的な方向性信号および圧縮された残差の成分信号を供給するように、上記支配的な方向性信号および上記残差のHOA成分時間領域信号を知覚符号化するステップと、を含む。
−HOA係数の現在の時間フレームから支配的な音源方向を推定するように構成された手段と、
−上記HOA係数および上記支配的な音源方向に依存して、上記HOA表現を時間領域内の支配的な方向性信号と残差のHOA成分とに分解するように構成された手段であって、上記残差のHOA成分を表現する均一なサンプリング方向で平面波関数を取得するために、上記残差のHOA成分が離散空間領域に変換され、上記平面波関数が上記支配的な方向性信号から予測されることによって、上記予測を記述するパラメータが供給され、対応する予測誤りが上記HOAの領域に再び変換される、上記手段と、
−上記残差のHOA成分の現在の次数をより低い次数に低減するように構成された手段であって、結果として、低次元化された残差のHOA成分が生成される、上記手段と、
−上記低次元化された残差のHOA成分を相関除去して、対応する残差のHOA成分時間領域信号を取得するように構成された手段と、
−圧縮された支配的な方向性信号および圧縮された残差の成分信号を供給するように、上記支配的な方向性信号および上記残差のHOA成分時間領域信号を知覚符号化するように構成された手段と、を含む。
−圧縮解除された支配的な方向性信号および空間領域内の残差のHOA成分を表現する圧縮解除された時間領域信号を供給するように、上記圧縮された支配的な方向性信号および上記圧縮された残差の成分信号を知覚復号するステップと、
−上記圧縮解除された時間領域信号を再相関させて、対応する低次元化された残差のHOA成分を取得するステップと、
−上記低次元化された残差のHOA成分の次数を当初の次数に拡張するステップであって、対応する圧縮解除された残差のHOA成分を供給する、上記拡張するステップと、
−上記圧縮解除された支配的な方向性信号と、上記当初の次数の圧縮解除された残差のHOA成分と、上記推定された支配的な音源方向と、上記予測を記述する上記パラメータとを使用して、HOA係数の対応する圧縮解除され、再合成されたフレームを合成するステップと、を含む。
−圧縮解除された支配的な方向性信号および空間領域内の残差のHOA成分を表現する圧縮解除された時間領域信号を供給するように、上記圧縮された支配的な方向性信号および上記圧縮された残差の成分信号を知覚復号するように構成された手段と、
−上記圧縮解除された時間領域信号を再相関させるように構成された手段であって、対応する低次元化された残差のHOA成分を取得する、上記手段と、
−上記低次元化された残差のHOA成分の次数を当初の次数に拡張するように構成された手段であって、対応する圧縮解除された残差のHOA成分を供給する、上記手段と、
−上記圧縮解除された支配的な方向性信号と、上記当初の次数の圧縮解除された残差のHOA成分と、上記推定された支配的な音源方向と、上記予測を記述する上記パラメータとを使用することによってHOA係数の対応する圧縮解除され、再合成されたフレームを合成するように構成された手段と、を含む。
本発明に係る圧縮処理は、図1aおよび図1bの各々に例示されたステップである2つの連続するステップを含む。個々の信号の正確な定義は、HOA分解および再合成の詳細な説明の項目に記載されている。長さBのHOA係数列の重複しない入力フレームD(k)を用いた圧縮のためのフレーム単位の処理が使用される。ここで、kは、フレームのインデックスを表す。フレームは、下記の式(1)に特定されたHOA係数列に関して規定される。
おいて最大の数Dの支配的な方向性信号XDIR(k−1)と、支配的な方向性信号からの残差のHOA成分の空間領域信号の予測を記述する幾らかのパラメータζ(k−1)と、予測誤りを表すアンビエントHOA成分DA(k−2)とに分解される。HOA分解の項目でこの分解についての詳細な説明を行う。
圧縮解除処理は図2aおよび図2bに示されている。圧縮処理の場合と同様に、圧縮解除処理は2つの連続したステップからなる。図2aにおいて、方向性信号
HOA分解のために実行される処理を例示するブロック図が図3に与えられている。この処理を以下のように要約する。最初に、平滑化された支配的な方向性信号XDIR(k−1)は計算され、知覚圧縮のために出力される。次に、支配的な方向性信号のHOA表現DDIR(k−1)と当初のHOA表現D(k−1)との間の残差は、“Ο”個の数の方向性信号
HOA係数列の現在のフレームD(k)に対する
ステップまたはステージ31に関しては、方向性信号
XDIR(k−1)および
DDIR(k−1)およびD(k−1)(すなわち、フレーム遅延381によって遅延されたD(k))から、均一なグリッド上の方向性信号による残差HOA表現がステップまたはステージ33で計算される。この処理の目的は、残差[D(k−2)D(k−1)]−[DDIR(k−2)DDIR(k−1)]を表すために、何らかの固定された、ほぼ均一に分布する方向
図4における個々のステップまたはステージの処理について詳細に説明する前に、概要について述べる。均一に分布した方向に対して方向性信号
に、ステップまたはステージ43に入力される。均一なグリッド上の予測された方向性信
号の拡張フレームは、下記の式に従って要素
均一なグリッド上の予測された方向性信号のHOA表現を計算するステップまたはステージ44において、予測されたグリッド方向性信号のHOA表現は、下記の式によって取得される。
高次アンビソニックスは注目されるコンパクトな領域内の音場の記述に基づいていており、音源が存在しないものと仮定される。その場合、注目領域内の時間tおよび位置xでの音圧p(t,x)の空間時間的な挙動は、均質媒質の波動方程式によって物理的に完全に求められる。以下の内容は、図5に示された球面座標システムに基づいている。x軸は、前方の位置を指し、y軸は、左側を指し、z軸は上方を指す。空間内の位置x=(r,θ,φ)Tは、半径r>0(すなわち、座標原点へ距離)、極軸zから測定される傾斜角θ∈[0,π]、さらに、x軸からの、x−y平面内で反時計周りに測定される、方位角φ∈[0,2π]によって表される。(・)Tは、転置を表す。
実数値の球面調和関数
方向Ω0=(θ0,φ0)Tから到来する一般的な平面波関数x(t)は、下記の式によってHOAにおいて表現される。
平面波振幅の空間密度がΟ個の空間方向Ωo(1≦ο≦Οで離散化される場合、空間方向Ωoは単位球面上でほぼ均一に分布するのだが、Ο個の方向性信号d(t,Ωo)が取得される。これらの信号をベクトルにまとめると、下記の式で表され、
dSPAT(t)=ΨHd(t) (52)
ここで、(・)Hは、複素共役転置を示し、Ψは、下記の式によって定義されるモード行列を表す。
d(t)= Ψ-HdSPAT(t) (55)
双方の式は、アンビソニックス表現と空間領域との間の変換および逆変換を構成する。本願において、これらの変換は、球面調和関数変換および逆球面調和関数変換と呼ばれる。
〔態様1〕
音場に対するHOAと称する高次アンビソニックス表現を圧縮する方法であって、
−HOA係数(D(k))の現在の時間フレームから支配的な音源方向(
−前記HOA係数(D(k))および前記支配的な音源方向(
−前記残差のHOA成分(DA(k−2))の現在の次数(N)をより低い次数(NRED)に低減するステップ(13)であって、結果として、低次元化された残差のHOA成分(DA,RED(k−2))が得られる、該ステップ(13)と、
−前記低次元化された残差のHOA成分(DA,RED(k−2)を相関除去して対応する残差のHOA成分時間領域信号(WA,RED(k−2))を取得するステップ(14)と、
−圧縮された支配的な方向性信号(
を含む、前記方法。
〔態様2〕
音場に対するHOAと称する高次アンビソニックス表現を圧縮する装置であって、
−HOA係数(D(k))の現在の時間フレームから支配的な音源方向(
−前記HOA係数(D(k))および前記支配的な音源方向(
−前記残差のHOA成分(DA(k−2))の現在の次数(N)をより低い次数(NRED)に低減するように構成された手段(13)であって、結果として、低次元化された残差のHOA成分(DA,RED(k−2))を生成する、該手段(13)と、
−前記低次元化された残差のHOA成分(DA,RED(k−2)を相関除去して、対応する残差のHOA成分時間領域信号(WA,RED(k−2))を取得するように構成された手段(14)と、
−圧縮された支配的な方向性信号(
を備える、前記装置。
〔態様3〕
態様1に記載の方法に従って圧縮された高次アンビソニックス表現を圧縮解除する方法であって、
−圧縮解除された支配的な方向性信号(
−前記圧縮解除された時間領域信号(
−前記低次元化された残差のHOA成分(
−前記圧縮解除された支配的な方向性信号(
を含む、前記方法。
〔態様4〕
態様1に記載の方法に従って圧縮された高次アンビソニックス表現を圧縮解除する装置であって、
−圧縮解除された支配的な方向性信号(
−前記圧縮解除された時間領域信号(
−前記低次元化された残差のHOA成分(
−前記圧縮解除された支配的な方向性信号(
を備える、前記装置。
〔態様5〕
前記低次元化された残差のHOA成分(DA,RED(k−2))の前記相関除去(14)は、球面調和関数変換を使用して、前記低次元化された残差のHOA成分を空間領域内で対応する次数の等価信号に変換することによって行われる、態様1に記載の方法、または態様2に記載の装置。
〔態様6〕
前記低次元化された残差のHOA成分(DA,RED(k−2))の前記相関除去(14)は、球面調和関数変換を使用して、前記低次元化された残差のHOA成分を空間領域内で対応する次数の等価信号に変換することによって行われ、前記相関除去の反転を可能にする副情報(α(k−2))を提供することによって、サンプリング方向のグリッドが回転されて最大限の相関除去効果を得る、態様1に記載の方法、または態様2に記載の装置。
〔態様7〕
前記支配的な方向性信号(XDIR(k−1))および前記残差のHOA成分時間領域信号(WA,RED(k−2))の知覚圧縮(15)が共に行われ、前記圧縮された方向性信号(
〔態様8〕
前記分解するステップ(12)は、
−HOA係数の現在のフレーム(D(k))に対して(
−(
−前記平滑化された支配的な方向性信号(XDIR(k−1))および方向性信号(
−均一なグリッド上での前記平滑化された予測された方向性信号(
を含む、態様1および5〜7のいずれか1項に記載の方法に従った方法、または態様2および5〜7のいずれか1項に記載の装置に従った装置。
〔態様9〕
前記合成するステップ(24)は、
−HOA係数の現在のフレーム(D(k))に対して前記推定された音源方向(
前記圧縮解除された支配的な方向性信号(
−均一なグリッド上の予測された方向性信号
を含む、態様3または7に記載の方法に従った方法、または態様4または7に記載の装置に従った装置。
〔態様10〕
均一なグリッド上の方向性信号(
〔態様11〕
均一なグリッド上の方向性信号(
〔態様12〕
態様1、5〜8、10、および11のいずれか1項に記載の方法に従って符号化されるディジタル・オーディオ信号。
Claims (2)
- 圧縮された高次アンビソニックス(HOA)表現を圧縮解除する方法であって、
圧縮解除された支配的な方向性信号および空間領域内の残差のHOA成分を表現する圧縮解除された時間領域信号を供給するように、圧縮された支配的な方向性信号および圧縮された残差の成分信号を知覚復号するステップと、
前記圧縮解除された時間領域信号を再相関させて、対応する低次化された残差のHOA成分を取得するステップと、
圧縮解除された残差のHOA成分を、前記対応する低次化された残差のHOA成分に基づいて決定するステップと、
少なくともあるパラメータに基づいて、予測された方向性信号を決定するステップと、
前記圧縮解除された支配的な方向性信号と、前記予測された方向性信号と、前記圧縮解除された残差のHOA成分とに基づいて、HOA音場表現を決定するステップと、
を含み、
前記パラメータは現在フレームにおけるアクティブな方向性信号の数に関係する、
方法。 - 高次アンビソニックス(HOA)表現を圧縮解除する装置であって、当該装置は、
圧縮解除された支配的な方向性信号および空間領域内の残差のHOA成分を表現する圧縮解除された時間領域信号を供給するように、圧縮された支配的な方向性信号および圧縮された残差の成分信号を知覚復号する復号器と、
前記圧縮解除された時間領域信号を再相関させて、対応する低次化された残差のHOA成分を取得する再相関器と、
圧縮解除された残差のHOA成分を、前記対応する低次化された残差のHOA成分に基づいて決定するよう構成されたプロセッサであって、前記プロセッサはさらに、少なくともあるパラメータに基づいて、予測された方向性信号を決定するよう構成されている、プロセッサとを有しており、
前記プロセッサはさらに、前記圧縮解除された支配的な方向性信号と、前記予測された方向性信号と、前記圧縮解除された残差のHOA成分とに基づいて、HOA音場表現を決定するよう構成されており、
前記パラメータは現在フレームにおけるアクティブな方向性信号の数に関係する、
装置。
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