ステレオオーディオ信号符号化方法及び装置
【課題】 インテンシティステレオ符号化で、非インテンシティステレオ処理とインテンシティステレオ処理の境界でスペクトルが急激に変化することにより、歪み成分が発生し、音質が劣化することがあるという課題があった。
【解決手段】 ステレオオーディオ信号を周波数スペクトルに変換する時間／周波数変換部１１０、１１１と、インテンシティステレオ符号化を用いて高能率符号化するためのインテンシティ信号生成部１２０、切換部１３０、量子化及び符号化部１５０とを備えたステレオオーディオ信号符号化装置であって、非インテンシティステレオ処理とインテンシティステレオ処理の境界近傍の非インテンシティステレオ処理周波数スペクトルを非インテンシティステレオ処理周波数スペクトルとインテンシティステレオ処理周波数スペクトルとで補間した周波数スペクトルで置き換えるインテンシティ境界スペクトル補間部１４０を備える。
【解決手段】 ステレオオーディオ信号を周波数スペクトルに変換する時間／周波数変換部１１０、１１１と、インテンシティステレオ符号化を用いて高能率符号化するためのインテンシティ信号生成部１２０、切換部１３０、量子化及び符号化部１５０とを備えたステレオオーディオ信号符号化装置であって、非インテンシティステレオ処理とインテンシティステレオ処理の境界近傍の非インテンシティステレオ処理周波数スペクトルを非インテンシティステレオ処理周波数スペクトルとインテンシティステレオ処理周波数スペクトルとで補間した周波数スペクトルで置き換えるインテンシティ境界スペクトル補間部１４０を備える。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ステレオオーディオ信号をインテンシティステレオ符号化を用いて高能率符号化する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、低いビットレート、例えば６４ｋｂｐｓ、におけるステレオオーディオ信号の高能率符号化方式として、インテンシティステレオ符号化を利用した方式が広く用いられている。インテンシティステレオを利用した方式としては、ＭＰＥＧ−１オーディオ及びＭＰＥＧ−２オーディオ、ＭＰＥＧ−２のＡＡＣ（Advanced Audio Coding）が挙げられる。
【０００３】従来、インテンシティステレオ符号化を用いたステレオオーディオ信号符号化方法として、例えば、ＭＰＥＧ−２ ＡＡＣの規格書（ISO/IEC 13818-7, Information technology - Generic coding of moving pictures and associated audio information - Part 7: Advanced Audio Coding (AAC)）に記載されたものが知られている。
【０００４】図９に従来のインテンシティ符号化を用いたステレオオーディオ信号符号化装置のブロック図を示す。図９において、９１０と９１１は時間／周波数変換部、９２０はインテンシティ信号生成部、９３０は非インテンシティ／インテンシティステレオ処理の切換情報に応じて左右のチャンネルの周波数スペクトルを切り換える切換部、９４０は量子化及び符号化部である。以上のように構成されたステレオオーディオ信号符号化装置について、その動作を以下に述べる。
【０００５】入力された左チャンネルの時間軸のオーディオ信号（左時間信号）は、時間／周波数変換部９１０において、図１０に示すように直交変換されて周波数軸のスペクトル（左スペクトル）に変換され、変換されたスペクトルはバンド単位でグループ化される。直交変換としては、主としてＭＤＣＴ（Modified Discrete Cosine Transform：変形離散コサイン変換）やＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）が用いられる。また、一つのバンド当たりのスペクトル本数は均一でなく、周波数が高くなるにつれて一つのバンド当たりのスペクトル本数が増加する場合が多い。
【０００６】同様に、入力された右チャンネルの時間軸のオーディオ信号（右時間信号）は、時間／周波数変換部９１１において、図１０に示すように直交変換されて周波数軸のスペクトル（右スペクトル）に変換され、変換されたスペクトルはバンド単位でグループ化される。
【０００７】次にインテンシティ信号生成部９２０において、上記左スペクトルと右スペクトルを入力としてインテンシティステレオ符号化に必要な信号を生成する。
【０００８】最初にインテンシティステレオ符号化の方式について説明する。図１１にインテンシティステレオ符号化の方式説明図を示す。インテンシティステレオとは、所定の周波数（通常３ｋＨｚから６ｋＨｚ）以上では、聴覚的には、スペクトルの微細構造よりもスペクトルのエンベロープ（概形）の方が重要であること、また左右のチャンネルの信号レベルの差により音源の方向を感じることを利用して、前記所定の周波数以上では、左右のチャンネルの周波数スペクトルの和信号（ＭＰＥＧ−２のＡＡＣでは、正確には前記和信号を左チャンネルの信号レベルに合わせるように補正した周波数スペクトル）と左右のチャンネルの信号レベルの比を符号化することにより、符号化効率を改善するものである。インテンシティステレオ符号化では、伝送が必要な周波数スペクトル情報は一つのチャンネルのみでよいので高い符号化効率を実現できるが、スペクトルの微細構造が再現できないことにより、音質劣化を生じることがある。
【０００９】ＭＰＥＧ−２のＡＡＣでは、インテンシティステレオ符号化を表す情報として、バンド毎に、非インテンシティステレオ処理かインテンシティステレオ処理かを表す非インテンシティ／インテンシティステレオ処理の切換情報、左チャンネルのインテンシティステレオ処理時のスペクトルを表す左インテンシティスペクトル、左チャンネルのスペクトルと右チャンネルのスペクトルの位相関係が同相か逆相かを表す位相情報、左インテンシティスペクトルから右チャンネルのインテンシティステレオ処理時のスペクトルを表す右インテンシティスペクトルを求めるための左チャンネルに対する右チャンネルの信号レベルの比を表す方向性情報とを用いている。
【００１０】図１２は、前記従来のオーディオ信号符号化方法におけるインテンシティ符号化処理のステップを示すフローチャートである。
【００１１】ステップ１２０１でインテンシティステレオ処理を行うバンドとインテンシティステレオ処理を行わないバンドを決定する。ここでは、周波数が６ｋＨｚ以上のバンドをインテンシティステレオ処理を行うバンドに決定する。すなわち、周波数６ｋＨｚ以上のインテンシティステレオスタートバンドＢｓからインテンシティステレオエンドバンドＢｅまでをインテンシティステレオ処理を行うバンドに決定する。
【００１２】次にステップ１２０２で、インテンシティステレオ処理を行うバンド毎に、左チャンネル、右チャンネル、左右のチャンネルの和信号のエネルギー、それぞれ、ＥL（Ｂ）、ＥR（Ｂ）、ＥL+R（Ｂ）を算出する。ここでＢはバンド番号である。
【００１３】ステップ１２０３で、バンド毎の位相情報をすべて同相に設定する。ここでは、位相情報は、同相の場合に１、逆相の場合に−１の値をとるものとする。
【００１４】ステップ１２０４では、バンド毎に方向性情報を算出する。方向性情報は、左右のチャンネルのエネルギーの比の平方根、すなわち、ＳＱＲＴ（ＥL（Ｂ）／ＥR（Ｂ））で算出する。ここで、ＳＱＲＴ（Ｘ）はＸの平方根を表す関数である。
【００１５】次にステップ１２０５で、バンド毎に左チャンネルのインテンシティステレオ処理のスペクトルを表す左インテンシティスペクトルを（数１）で算出する。
【００１６】
【数１】
【００１７】（数１）で、Ｌｓｐｅｃ（ｉ）とＲｓｐｅｃ（ｉ）は、それぞれ左と右のチャンネルのスペクトル番号ｉのスペクトルを、また、ｉｓ（Ｂ）はバンドＢの最初のスペクトル番号を表す。
【００１８】インテンシティ信号生成部９２０では、上記ステップ１２０１からステップ１２０５までの処理を行い、インテンシティステレオ処理に必要な非インテンシティ／インテンシティステレオ処理の切換情報、左インテンシティスペクトル、位相情報、方向性情報とを生成し、出力する。
【００１９】次に図１２のステップ１２０６では、左チャンネルのスペクトルを左インテンシティスペクトルで、また、右チャンネルのスペクトルを零スペクトルに置き換える。
【００２０】上記スペクトルの置換処理は図９の切換部９３０で行う。切換部９３０では非インテンシティ／インテンシティステレオ処理の切換情報に応じて、非インテンシティステレオ処理時には、図９の各スイッチを上側に接続して左スペクトルと右スペクトルを出力し、インテンシティステレオ処理時にはスイッチを下側に接続して左インテンシティスペクトルと零スペクトルとを出力する。なお、この零スペクトルは符号化データとしては伝送されない。
【００２１】図１３に以上のようにして求めた左右のチャンネルのスペクトルの概念を示す。
【００２２】図９の量子化及び符号化部９４０では、切換部９３０の出力である２つのスペクトルに対して、聴覚モデルに基づいてスペクトルのマスキングレベル、すなわち許容量子化ノイズレベルを算出し、算出された許容量子化ノイズレベルに基づいてスペクトルの量子化を行い、ハフマン符号化等の符号化処理を行い、高能率符号化データを出力する。
【００２３】図１４に、上記インテンシティステレオ符号化を用いた高能率符号化データを復号化するステレオオーディオ信号復号化装置のブロック図を示す。図１４において、１４１０は復号化及び逆量子化部、１４２０は右インテンシティスペクトル再生部、１４３０は非インテンシティ／インテンシティステレオ処理の切換情報に応じて右チャンネルの非インテンシティステレオ処理のスペクトルとインテンシティステレオ処理のスペクトル（右インテンシティスペクトル）を切り換える切換部、１４４０と１４４１は周波数／時間変換部である。以上のように構成されたステレオオーディオ信号復号化装置について、その動作を以下に述べる。
【００２４】ステレオオーディオ信号復号化装置に入力された符号化データは、復号化及び逆量子化部１４１０で復号化と逆量子化される。右インテンシティスペクトル再生部１４２０では、復号化及び逆量子化部１４１０からの左インテンシティスペクトルと位相情報と方向性情報とを用いて右インテンシティスペクトルを再生する。
【００２５】図１５は、右インテンシティスペクトル再生部１４２０の構成を示すブロック図である。同図に示すように、右インテンシティスペクトルは、左インテンシティスペクトルに、位相情報が同相の場合「１」を、また、逆相の場合「−１」を掛け、次に方向性情報ＳＱＲＴ（ＥL（Ｂ）／ＥR（Ｂ））で割ることにより再生される。
【００２６】切換部１４３０では、復号化及び逆量子化部１４１０からの非インテンシティ／インテンシティステレオ処理の切換情報に応じて、右チャンネルのスペクトルとして、非インテンシティステレオ処理時にはスイッチを上側に接続して復号化及び逆量子下部からの右チャンネルのスペクトルをそのまま出力し、インテンシティステレオ処理時には、スイッチを下側に接続して右インテンシティスペクトル再生部１４２０からの右インテンシティスペクトルを出力する。
【００２７】周波数／時間変換部１４４０では、入力された左チャンネルの周波数軸のスペクトル（左スペクトル）を逆直交変換することにより、左チャンネルの時間軸のオーディオ信号（左時間信号）に変換し、出力する。同様に周波数／時間変換部１４４１では、入力された右チャンネルの周波数軸のスペクトル（右スペクトル）を逆直交変換することにより、右チャンネルの時間軸のオーディオ信号（右時間信号）に変換し、出力する。
【００２８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従来のステレオオーディオ信号符号化方法及び装置では、非インテンシティステレオ処理のバンドとインテンシティステレオ処理のバンド境界でスペクトルが急激に変化することにより、歪み成分が発生し、特にトーン性の高い信号が前記境界付近にあると、音質が劣化することがあるという課題があった。
【００２９】また、インテンシティステレオ符号化の左右のチャンネルが同相か、逆相かを表す位相情報が時間フレーム毎に頻繁に変化する、あるいは周波数バンド毎に頻繁に変化すると、歪み成分が発生し、音質が劣化するという課題があった。
【００３０】本発明は上記問題点を解決するもので、インテンシティステレオ符号化を用いたステレオオーディオ信号符号化方法及び装置であって、非インテンシティステレオ処理のバンドとインテンシティステレオ処理のバンドの境界のスペクトルを滑らかに接続することにより、歪み成分の発生を低減し、従来よりも音質を向上したステレオオーディオ信号符号化方法及び装置を提供することを目的とする。
【００３１】また、インテンシティステレオ符号化の位相情報を以前の時間フレーム位相情報、あるいは以前の時間フレームの左右のチャンネル間の相関関係を考慮して設定することにより、位相情報の頻繁な変化を抑え、歪み成分の発生を低減し、従来よりも音質の向上したステレオオーディオ信号符号化方法及び装置を提供することを目的とする。
【００３２】また、インテンシティステレオ符号化の位相情報を隣接する周波数バンドの位相情報、あるいは隣接する周波数バンドの左右のチャンネル間の相関関係を考慮して設定することにより、位相情報の頻繁な変化を抑え、歪み成分の発生を低減し、従来よりも音質の向上したステレオオーディオ信号符号化方法及び装置を提供することを目的とする。
【００３３】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するために、本発明のステレオオーディオ信号符号化方法は、ステレオオーディオ信号を周波数スペクトルに変換し、インテンシティステレオ符号化を用いて高能率符号化する方法であって、非インテンシティステレオ処理とインテンシティステレオ処理の境界近傍の非インテンシティステレオ処理周波数スペクトルを非インテンシティステレオ処理周波数スペクトルとインテンシティステレオ処理周波数スペクトルとで補間した周波数スペクトルで置き換えるステップを備えたものである。
【００３４】また、本発明のステレオオーディオ信号符号化方法は、ステレオオーディオ信号をフレーム毎に周波数スペクトルに変換し、インテンシティステレオ符号化を用いて高能率符号化する方法であって、フレーム毎に前記ステレオオーディオ信号の周波数スペクトル間の相関関係を決定するステップと、現在のフレームと以前のフレームの前記相関関係に応じて、インテンシティステレオ復号化時のステレオオーディオ信号の周波数スペクトルの位相関係を表す位相情報を設定するステップとを備えたものである。
【００３５】また、本発明のステレオオーディオ信号符号化方法は、ステレオオーディオ信号を周波数スペクトルに変換し、前記周波数スペクトルをバンド単位でグループ化し、インテンシティステレオ符号化を用いて高能率符号化する方法であって、バンド毎に前記ステレオオーディオ信号の周波数スペクトル間の相関関係を決定するステップと、現在のバンドと隣接するバンドの前記相関関係に応じて、インテンシティステレオ復号化時のステレオオーディオ信号の周波数スペクトルの位相関係を表す位相情報を設定するステップとを備えたものである。
【００３６】本発明のステレオオーディオ信号符号化装置は、ステレオオーディオ信号を周波数スペクトルに変換する手段と、インテンシティステレオ符号化を用いて高能率符号化する手段とを備えた装置であって、非インテンシティステレオ処理とインテンシティステレオ処理の境界近傍の非インテンシティステレオ処理周波数スペクトルを非インテンシティステレオ処理周波数スペクトルとインテンシティステレオ処理周波数スペクトルとで補間した周波数スペクトルで置き換える手段を備えたものである。
【００３７】また、本発明のステレオオーディオ信号符号化装置は、ステレオオーディオ信号をフレーム毎に周波数スペクトルに変換する手段と、インテンシティステレオ符号化を用いて高能率符号化する手段とを備えた装置であって、フレーム毎に前記ステレオオーディオ信号の周波数スペクトル間の相関関係を決定する手段と、現在のフレームと以前のフレームの前記相関関係に応じて、インテンシティステレオ復号化時のステレオオーディオ信号の周波数スペクトルの位相関係を表す位相情報を設定する手段とを備えたものである。
【００３８】また、本発明のステレオオーディオ信号符号化装置は、ステレオオーディオ信号を周波数スペクトルに変換し、前記周波数スペクトルをバンド単位でグループ化する手段と、インテンシティステレオ符号化を用いて高能率符号化する手段を備えた装置であって、バンド毎に前記ステレオオーディオ信号の周波数スペクトル間の相関関係を決定する手段と、現在のバンドと隣接するバンドの前記相関関係に応じて、インテンシティステレオ復号化時のステレオオーディオ信号の周波数スペクトルの位相関係を表す位相情報を設定する手段とを備えたものである。
【００３９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００４０】（実施の形態１）図１は、本発明の実施の形態によるステレオオーディオ信号符号化装置の構成を示すブロック図である。
【００４１】図１において、１１０と１１１は時間／周波数変換部、１２０はインテンシティ信号生成部、１３０は非インテンシティ／インテンシティステレオ処理の切換情報に応じて左右のチャンネルの周波数スペクトルを切り換える切換部、１４０はインテンシティステレオ処理の境界近傍のスペクトルを補間するインテンシティ境界スペクトル補間部、１５０は量子化及び符号化部である。以上のように構成されたステレオオーディオ信号符号化装置について、その動作を以下に述べる。
【００４２】入力された左チャンネルの時間軸のオーディオ信号（左時間信号）は、時間／周波数変換部１１０において、ＭＤＣＴ（変形離散コサイン変換）されて周波数軸のスペクトル（左スペクトル）に変換され、変換されたスペクトルはバンド単位でグループ化される。本実施の形態では、バンド当たりのスペクトル本数は均一でなく、周波数が高くなるにつれて一つのバンド当たりのスペクトル本数は増加する。
【００４３】同様に、入力された右チャンネルの時間軸のオーディオ信号（右時間信号）は、時間／周波数変換部１１１において、ＭＤＣＴされて周波数軸のスペクトル（右スペクトル）に変換され、変換されたスペクトルはバンド単位でグループ化される。
【００４４】次に、インテンシティ信号生成部１２０では、上記左チャンネルの周波数スペクトルと右チャンネルの周波数スペクトルを入力として、バンド毎に、非インテンシティステレオ処理か、インテンシティステレオ処理かを表す切換情報、左チャンネルのインテンシティステレオ処理のスペクトルを表す左インテンシティスペクトル、左チャンネルと右チャンネルの位相関係が同相か逆相かを表す位相情報、左チャンネルに対する右チャンネルの信号レベルの比を表す方向性情報とを生成、出力する。
【００４５】図２は、インテンシティステレオ信号生成部１２０の構成を示すブロック図である。図２において、２１０は左チャンネルのインテンシティ処理のスペクトルを算出する左インテンシティスペクトル算出部、２２０は位相情報を算出する位相情報算出部、２３０は左右のチャンネルと左右のチャンネルの和信号と差信号、及び左チャネルの周波数スペクトル（左スペクトル）と右チャンネルの周波数スペクトル（右スペクトル）の相関係数を算出するエネルギー及び相関係数算出部、２４０は方向性情報算出部である。以上のように構成されたインテンシティ信号生成部１２０について、その動作を以下に述べる。
【００４６】図３はインテンシティステレオ信号生成部１２０と切換部１３０の処理ステップを示すフローチャートである。同図で、ステップ３０１から３０６までがインテンシティステレオ信号生成部１２０の処理を表し、ステップ３０７が切換部１３０の処理を表す。
【００４７】最初にステップ３０１でインテンシティステレオ処理を行うバンドとインテンシティステレオ処理を行わないバンドを決定する。本実施の形態では、周波数が６ｋＨｚ以上のバンドをインテンシティステレオ処理を行うバンドに決定する。すなわち、周波数６ｋＨｚ以上のスタートバンドＢｓからエンドバンドＢｅまでをインテンシティステレオ処理を行うバンドに決定し、これに対応した非インテンシティ／インテンシティステレオ処理の切換情報を出力する。
【００４８】次にステップ３０２で、バンド毎に、バンドＢの左チャンネル、右チャンネル、左右のチャンネルの和信号と差信号のエネルギー、それぞれ、Ｅ（B）L、Ｅ（B）R、Ｅ（B）L+R、Ｅ（B）L-Rを（数２）により算出する。以下では、Ｅ（B）L、Ｅ（B）R、Ｅ（B）L+R、Ｅ（B）L-Rを合わせたものをエネルギー情報と呼ぶ。
【００４９】
【数２】
【００５０】（数２）で、Ｌｓｐｅｃ（ｉ）とＲｓｐｅｃ（ｉ）は、それぞれ左と右のチャンネルのスペクトル番号ｉのスペクトルを、またｉｓ（Ｂ）はバンドＢの最初のスペクトル番号を表す。
【００５１】次にステップ３０４では、バンド毎に、バンドＢの相互相関係数Ｃ（Ｂ）を（数３）で算出する。
【００５２】
【数３】
【００５３】次に、正規化相互相関係数Ｃｎ（Ｂ）を、Cn(B)＝C(B)/SQRT(E(B)L・E(B)R)で算出する。
【００５４】エネルギー及び相関係数算出部２３０では、ステップ３０１からステップ３０３までの処理を行い、位相情報算出部２２０に正規化相互相関係数を出力し、左インテンシティスペクトル算出部２１０と方向性情報算出部２４０にバンド毎のエネルギー情報を出力し、非インテンシティ／インテンシティステレオ処理の切換情報を切換部１３０、インテンシティ境界スペクトル補間部１４０と量子化及び符号化部１５０に出力する。
【００５５】次にステップ３０４で位相情報を算出する。図４に位相情報算出ステップ３０４の詳細フローチャートを示す。位相情報の算出は、インテンシティステレオ処理のバンド毎に行う。ステップ４０１でバンドＢをインテンシティステレオ処理のスタートバンドＢｓに設定する。次にステップ４０２で正規化相互相関係数Ｃｎ（Ｂ）が零以上か否かの判定を行う。正規化相互相関係数が零以上の時には、ステップ４０３に行き、位相情報を同相に設定する。また、正規化相互相関係数が負の時にはステップ４０４に行き、位相情報を逆相に設定する。次にステップ４０５でバンド番号Ｂを１増加する。ステップ４０６でバンド番号ＢがエンドバンドＢｅを越えているか否かを判定し、越えていないときには、ステップ４０２から４０５までの処理を繰り返して各バンドの位相情報を設定する。また、ＢがＢｅを越えているときには処理を終了する。
【００５６】位相情報算出部２２０でステップ３０４の上記位相情報算出処理を行う。
【００５７】次にステップ３０５では、方向性情報を算出する。方向性情報は、バンド毎に左チャンネルのエネルギーに対する右チャネルのエネルギーの比の平方根、すなわち、ＳＱＲＴ（ＥL（Ｂ）／ＥR（Ｂ））で算出する。方向性情報算出部２４０では、以上のようにして方向性情報を算出し、出力する。
【００５８】次にステップ３０６で左チャンネルのインテンシティステレオ処理の周波数スペクトル（左インテンシティスペクトル）を、ステップ３０４で算出した位相情報を用いて、左右のチャンネルの和信号（位相情報が同相の場合）、あるいは差信号（位相情報が逆相の場合）のエネルギーが元の左チャンネルのエネルギーと同一になるように前記和信号、あるいは差信号を補正して、各バンド毎に算出する。すなわち、位相情報が同相の場合には、左インテンシティスペクトルを（数４）で算出する。
【００５９】
【数４】
【００６０】また、位相情報が逆相の場合には、左インテンシティスペクトルを（数５）で算出する。
【００６１】
【数５】
【００６２】左インテンシティスペクトル算出部２１０では、左チャンネルの周波数スペクトル（左スペクトル）と右チャンネルの周波数スペクトル（右スペクトル）とエネルギー及び相関係数算出部２３０からのエネルギー情報を入力として、ステップ３０６の左インテンシティスペクトルの算出を行い、左インテンシティスペクトルを出力する。
【００６３】以上がインテンシティ信号生成部１２０の動作である。
【００６４】次にステップ３０７では、インテンシティステレオ処理のバンドに対して、左チャンネルの周波数スペクトルを左インテンシティスペクトルで、また、右チャンネルのスペクトルを零スペクトルに置き換える。
【００６５】切換部１３０でステップ３０７のスペクトルの置換処理を行う。すなわち、切換部１３０では、インテンシティ信号生成部１２０からのバンド毎の非インテンシティ／インテンシティステレオ処理の切換情報にしたがって、非インテンシティステレオ処理時には各スイッチを図１の上側に接続し、インテンシティステレオ処理時にはスイッチを下側に接続する。これにより、非インテンシティ／インテンシティステレオ処理に応じて、左チャンネルに関しては、左スペクトル／左インテンシティスペクトルを、また、右チャンネルに関しては、右スペクトル／零スペクトルをそれぞれ切り換えて、図１３に示すようなスペクトルを生成し、出力する。
【００６６】インテンシティ境界スペクトル補間部１４０では、切換部１３０からのスペクトルを入力として、非インテンシティステレオ処理とインテンシティステレオ処理の境界近傍バンドの非インテンシティステレオ処理周波数スペクトルを非インテンシティステレオ処理周波数スペクトルとインテンシティステレオ処理周波数スペクトルで補間したスペクトルで置き換える。すなわち、図１３のバンド（Ｂｓ−１）の非インテンシティステレオ処理の周波数スペクトルを補間した周波数スペクトルで置き換える。バンド（Ｂｓ−１）の左右のチャンネルのインテンシティステレオ処理周波数スペクトルＬＩｓｐｅｃ（ｉ）、ＲＩｓｐｅｃ（ｉ）は、バンドＢの位相情報を用いて次のようにして求める。
【００６７】すなわち、バンドＢの位相情報が同相の場合には、（数６）で算出する。
【００６８】
【数６】
【００６９】また、位相情報が逆相の場合には、（数７）で算出する。
【００７０】
【数７】
【００７１】次に、置き換える左右のチャンネルの補間スペクトルＬ’ｓｐｅｃ（ｉ）、Ｒ’ｓｐｅｃ（ｉ）（ただし、ｉｓ（Ｂｓ−１）≦ｉ≦ｉｓ（Ｂｓ）−１）を（数８）で算出する。
【００７２】
【数８】
【００７３】以上のようにして算出した補間スペクトルＬ’ｓｐｅｃ（ｉ）とＲ’ｓｐｅｃ（ｉ）でバンド（Ｂｓ−１）の非インテンシティステレオ処理周波数スペクトルＬｓｐｅｃ（ｉ）、Ｒｓｐｅｃ（ｉ）をそれぞれ置き換える。
【００７４】量子化及び符号化部１３０では、以上のようにして算出した周波数スペクトルを用いて、聴覚モデルに基づいてスペクトルのマスキングレベル、すなわち許容量子化ノイズレベルを算出し、算出された許容量子化ノイズレベルを基づいてスペクトルの量子化を行い、ハフマン符号化等の符号化処理を行い、高能率符号化データを出力する。
【００７５】以上のように本実施の形態では、インテンシティ境界スペクトル補間処理を設けることにより、非インテンシティステレオ処理とインテンシティステレオ処理の境界近傍のスペクトルを滑らかに接続することができ、従来のインテンシティステレオ符号化におけるインテンシティステレオ処理周波数スペクトルと非インテンシティステレオ処理周波数スペクトルの急激な切り換えによる歪み成分の発生を低減することができる。
【００７６】（実施の形態２）本発明の実施の形態２によるステレオオーディオ信号符号化装置の構成及びインテンシティ信号生成部の構成は、実施の形態１と同一で、それぞれ、図１及び図２で示される。実施の形態１と実施の形態２の相違点は、位相情報算出部２２０の処理内容にあるので、以下、実施の形態２における位相情報算出部２２０の処理内容について説明し、それ以外の動作については説明を省略する。
【００７７】図５に実施の形態２における位相情報算出処理ステップのフローチャートを示す。位相情報の算出はインテンシティステレオ処理のバンド毎に行う。ステップ５０１でバンドＢをインテンシティステレオ処理のスタートバンドＢｓに設定する。次にステップ５０２で正規化相互相関係数Ｃｎ（Ｂ）が所定の閾値ＴＨ（Ｂ）以上であるか否かの判定を行う。本実施の形態では、閾値ＴＨ（Ｂ）の初期値は、零に設定する。正規化相互相関係数が前記閾値以上の時には、ステップ５０３に行き、位相情報を同相に設定するとともにＴＨ（Ｂ）の値を所定の負の値−ＯＦＦＳ（ただし、０≦ＯＦＦＳ≦１）に設定する。また、正規化相互相関関数が前記閾値より小さい時にはステップ５０４に行き、位相情報を逆相に設定するとともにＴＨ（Ｂ）の値を所定の値ＯＦＦＳに設定する。次にステップ５０５でバンド番号Ｂを１増加する。ステップ５０６でバンド番号ＢがエンドバンドＢｅを越えていないかを判定し、越えていないときには、ステップ５０２から５０５までの処理を繰り返して各バンドの位相情報を設定する。ＢがＢｅを越えているときには処理を終了する。
【００７８】以上のように実施の形態２では、位相情報の判定条件にヒステリシスをもたせ、前のフレームの位相情報が同相であると、同相に入りやすくし、また前のフレームの逆相であると逆相に入りやすくすることにより、時間フレーム毎の位相情報の頻繁な変化を抑え、インテンシティステレオ符号化の時間フレーム毎の位相情報の頻繁な切り換えによる音質劣化を低減することができる。
【００７９】（実施の形態３）本発明の実施の形態３によるステレオオーディオ信号符号化装置の構成及びインテンシティ信号生成部の構成は、実施の形態１と同一で、それぞれ、図１及び図２で示される。実施の形態１と実施の形態３の相違点は、位相情報算出部２２０の処理内容にあるので、以下実施の形態３における位相情報算出部２２０の処理内容について説明し、それ以外の動作については説明を省略する。
【００８０】図６に実施の形態３における位相情報算出処理ステップのフローチャートを示す。位相情報の算出は、インテンシティステレオ処理のバンド毎に行う。ステップ６０１でバンドＢをインテンシティステレオ処理のスタートバンドＢｓに設定する。次にステップ６０２で現在のフレームの正規化相互相関係数Ｃｎ（Ｂ）と前のフレームの正規化相互相関係数Ｃｎｐｒｅｖ（Ｂ）から、CC(B)＝kCn(B)+(1-k)Cnprev(B)により、重み付け正規化相互相関係数ＣＣ（Ｂ）を算出する。ここでＣｎｐｒｅｖ（Ｂ）の初期値は零に設定する。また、ここで、ｋ（ただし、０≦ｋ≦１）は重み付け係数で、例えば、ｋ＝０．７５の値に設定する。
【００８１】次にステップ６０３で重み付け正規化相互相関係数が零以上か否かの判定を行う。重み付け正規化相互相関係数が零以上の時には、ステップ６０４に行き、位相情報を同相に設定する。また、重み付け正規化相互相関係数が負の時にはステップ６０５に行き、位相情報を逆相に設定する。
【００８２】ステップ６０６では、次のフレームの処理に備えて、前のフレームの正規化相互相関係数Ｃｎｐｒｅｖ（Ｂ）を現在のフレームの正規化相互相関係数Ｃｎ（Ｂ）で置き換える。
【００８３】次にステップ６０７でバンド番号Ｂを１増加する。ステップ６０８でバンド番号ＢがエンドバンドＢｅを越えていないかを判定し、越えていないときには、ステップ６０２から６０７までの処理を繰り返して各バンドの位相情報を設定する。ＢがＢｅを越えているときには処理を終了する。
【００８４】以上のように実施の形態３では、位相情報の判定を重み付け正規化相互相関係数を用いて行うことにより、前のフレームの正規化相互相関係数を考慮して現在のフレームの位相情報を設定することができ、前のフレームの正規化相互相関係数が正もしくは零であると、同相に入りやすく、また、前のフレームの正規化相互相関係数が負であると逆相に入りやすくなり、時間フレーム毎の位相情報の頻繁な変化を抑え、インテンシティステレオ符号化の位相情報の時間フレーム毎の頻繁な切り換えによる音質劣化を低減することができる。
【００８５】なお、以上の説明では、一つ前のフレームの正規化相互相関係数のみを考慮した例を示したが、それ以前のフレームの正規化相互相関係数を考慮してもよい。
【００８６】また、以上の説明では、重み付け正規化相互相関係数の算出にＦＩＲフィルタを用いた例を示したが、ＩＩＲフィルタを用いてもよい。
【００８７】（実施の形態４）本発明の実施の形態４によるステレオオーディオ信号符号化装置の構成及びインテンシティ信号生成部の構成は、実施の形態１と同一で、それぞれ、図１及び図２で示される。実施の形態１と実施の形態４の相違点は、位相情報算出部２２０の処理内容にあるので、以下実施の形態４における位相情報算出部２２０の処理内容について説明し、それ以外の動作については説明を省略する。
【００８８】図７に実施の形態４における位相情報算出処理ステップのフローチャートを示す。位相情報の算出は、インテンシティステレオ処理のバンド毎に行う。ステップ７０１でバンドＢをインテンシティステレオ処理のスタートバンドＢｓに設定する。次にステップ７０２で正規化相互相関係数Ｃｎ（Ｂ）が所定の閾値ＴＨ（Ｂ）以上であるか否かの判定を行う。本実施の形態では、閾値ＴＨ（Ｂ）の初期値は、零に設定する。正規化相互相関係数が前記閾値以上の時には、ステップ７０３に行き、位相情報を同相に設定するとともに隣のバンドの閾値ＴＨ（Ｂ＋１）の値を所定の負の値−ＯＦＦＳ（ただし、０≦ＯＦＦＳ≦１）に設定する。また、正規化相互相関係数が前記閾値より小さい時にはステップ７０４に行き、位相情報を逆相に設定するとともにＴＨ（Ｂ＋１）の値をＯＦＦＳに設定する。次にステップ７０５でバンド番号Ｂを１増加する。ステップ７０６でバンド番号ＢがエンドバンドＢｅを越えていないかを判定し、越えていないときには、ステップ７０２から７０５までの処理を繰り返して各バンドの位相情報を設定する。バンド番号ＢがエンドバンドＢｅを越えているときには処理を終了する。
【００８９】以上のように実施の形態４では、位相情報の判定条件にヒステリシスをもたせ、隣のバンドの位相情報が同相であると、同相に入りやすくし、また隣のバンドの位相情報が逆相であると逆相に入りやすくすることにより、周波数バンド毎の位相情報の頻繁な変化を抑え、インテンシティステレオ符号化の位相情報の周波数バンド毎の頻繁な切り換えによる音質劣化を低減することができる。
【００９０】なお、以上の説明では、一つ下のバンドの位相情報の影響を考慮する例を示したが、一つ上のバンドの位相情報の影響を考慮するようにしてもよい。
【００９１】（実施の形態５）本発明の実施の形態５によるステレオオーディオ信号符号化装置の構成及びインテンシティステレオ信号生成部の構成は、実施の形態１と同一で、それぞれ、図１及び図２で示される。実施の形態１と実施の形態５の相違点は、位相情報算出部２２０の処理内容にあるので、以下実施の形態５における位相情報算出部２２０の処理内容について説明し、それ以外の動作については説明を省略する。
【００９２】図８に実施の形態５における位相情報算出処理ステップのフローチャートを示す。位相情報の算出は、インテンシティステレオ処理のバンド毎に行う。ステップ８０１でバンドＢをインテンシティステレオ処理のスタートバンドＢｓに設定する。次にステップ８０２で現在のバンドの正規化相互相関係数Ｃｎ（Ｂ）と一つ下と上のバンド正規化相互相関係数Ｃｎ（Ｂ−１）とＣｎ（Ｂ＋１）から、CC(B)＝k1(B)・Cn(B-1)+k2(B)・Cn(B)+k3(b)・Cn(B+1)により、重み付け正規化相互相関係数ＣＣ（Ｂ）を算出する。ただし、k1(B)+k2(B)+k3(B)＝1とする。
【００９３】ここで、ｋ１（B）、ｋ２（B）、ｋ３（B）は重み付け係数で、正もしくは零の値をとる。本実施の形態では、例えば、Ｂ＝Ｂｓに対しては、ｋ１（Ｂｓ）＝０、ｋ２（Ｂｓ）＝０．８７５、ｋ３（Ｂｓ）＝０．１２５、Ｂｓ＜Ｂ＜ＢｅのＢに対しては、ｋ１（Ｂ）＝０１２５、ｋ２（Ｂ）＝０．７５、ｋ３（Ｂｓ）＝０．１２５、Ｂ＝Ｂｅに対しては、ｋ１（Ｂｅ）＝０．１２５、ｋ２（Ｂｓ）＝０．８７５、ｋ３（Ｂｅ）＝０の値に設定する。
【００９４】次にステップ８０３で重み付け正規化相互相関係数が零以上か否かの判定を行う。重み付け正規化相互相関係数が零以上の時には、ステップ８０４に行き、バンドＢの位相情報を同相に設定する。また、重み付け正規化相関関数が負の時にはステップ８０５に行き、位相情報を逆相に設定する。
【００９５】次にステップ８０６でバンド番号Ｂを１増加する。ステップ８０７でバンド番号ＢがエンドバンドＢｅを越えていないかを判定し、越えていないときには、ステップ８０２から８０６までの処理を繰り返して各バンドの位相情報を設定する。ＢがＢｅを越えているときには処理を終了する。
【００９６】以上のように実施の形態５では、位相情報の判定を重み付け正規化相互相関係数を用いて行うことにより、隣接するバンドの正規化相互相関係数を考慮して現在のバンドの位相情報を設定するので、隣接するバンドの正規化相互相関係数が正であると、同相に入りやすく、また、隣接するバンドの正規化相互相関係数が負であると逆相に入りやすくなり、周波数バンド毎の位相情報の頻繁な変化を抑え、インテンシティステレオ符号化の位相情報の周波数バンド毎の頻繁な切り換えによる音質劣化を低減することができる。
【００９７】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、非インテンシティステレオ処理とインテンシティステレオ処理の境界近傍のスペクトルを補間により、滑らかに接続することができ、非インテンシティステレオ処理のスペクトルとインテンシティステレオ処理のスペクトルの急激な切り換えによる歪み成分の発生を低減することができる。
【００９８】また、インテンシティステレオ符号化の位相情報を、以前の時間フレームの位相情報、あるいは以前の時間フレームの左右のチャンネル間の相関関係に応じて設定することにより、位相情報の時間フレーム毎の頻繁な切り換えによる音質劣化を低減することができる。
【００９９】また、インテンシティステレオ符号化の位相情報を、隣接する周波数バンドの位相情報、あるいは隣接する周波数バンドの左右のチャンネル間の相関関係に応じて設定することにより、位相情報の周波数バンド毎の頻繁な切り換えによる音質劣化を低減することができる。
【０１００】以上にように本発明によれば、インテンシティステレオ符号化の音質劣化を低減したステレオオーディオ信号符号化方法及び装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１によるステレオオーディオ信号符号化装置の構成を示すブロック図
【図２】同ステレオオーディオ信号符号化装置におけるインテンシティ信号生成部の構成を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態１によるステレオオーディオ信号符号化方法におけるインテンシティ符号化処理のステップを示すフローチャート
【図４】同ステレオオーディオ信号符号化方法における位相情報算出処理ステップを示すフローチャート
【図５】本発明の実施の形態２のステレオオーディオ信号符号化方法における位相情報算出処理ステップを示すフローチャート
【図６】同実施の形態３のステレオオーディオ信号符号化方法における位相情報算出処理ステップを示すフローチャート
【図７】同実施の形態４のステレオオーディオ信号符号化方法における位相情報算出処理ステップを示すフローチャート
【図８】同実施の形態５のステレオオーディオ信号符号化方法における位相情報算出処理ステップを示すフローチャート
【図９】従来のステレオオーディオ信号符号化装置の構成を示すブロック図
【図１０】同従来例における動作を説明するための時間／周波数変換説明図
【図１１】同従来例における動作を説明するためのインテンシティステレオ符号化の方式説明図
【図１２】同従来例のステレオオーディオ信号符号化方法におけるインテンシティ符号化処理ステップを示すフローチャート
【図１３】同従来例における動作を説明するための非インテンシティ／インテンシティステレオ処理スペクトル説明図
【図１４】従来のステレオオーディオ信号復号化装置の全体構成を示すブロック図
【図１５】同従来例のステレオオーディオ信号復号化装置における右インテンシティスペクトル再生部の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１１０，１１１ 時間／周波数変換部
１２０ インテンシティ信号生成部
１３０ 切換部
１４０ インテンシティ境界スペクトル補間部
１５０ 量子化及び符号化部
２１０ 左インテンシティスペクトル算出部
２２０ 位相情報算出部
２３０ エネルギー及び相関係数算出部
２４０ 方向性情報算出部
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ステレオオーディオ信号をインテンシティステレオ符号化を用いて高能率符号化する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、低いビットレート、例えば６４ｋｂｐｓ、におけるステレオオーディオ信号の高能率符号化方式として、インテンシティステレオ符号化を利用した方式が広く用いられている。インテンシティステレオを利用した方式としては、ＭＰＥＧ−１オーディオ及びＭＰＥＧ−２オーディオ、ＭＰＥＧ−２のＡＡＣ（Advanced Audio Coding）が挙げられる。
【０００３】従来、インテンシティステレオ符号化を用いたステレオオーディオ信号符号化方法として、例えば、ＭＰＥＧ−２ ＡＡＣの規格書（ISO/IEC 13818-7, Information technology - Generic coding of moving pictures and associated audio information - Part 7: Advanced Audio Coding (AAC)）に記載されたものが知られている。
【０００４】図９に従来のインテンシティ符号化を用いたステレオオーディオ信号符号化装置のブロック図を示す。図９において、９１０と９１１は時間／周波数変換部、９２０はインテンシティ信号生成部、９３０は非インテンシティ／インテンシティステレオ処理の切換情報に応じて左右のチャンネルの周波数スペクトルを切り換える切換部、９４０は量子化及び符号化部である。以上のように構成されたステレオオーディオ信号符号化装置について、その動作を以下に述べる。
【０００５】入力された左チャンネルの時間軸のオーディオ信号（左時間信号）は、時間／周波数変換部９１０において、図１０に示すように直交変換されて周波数軸のスペクトル（左スペクトル）に変換され、変換されたスペクトルはバンド単位でグループ化される。直交変換としては、主としてＭＤＣＴ（Modified Discrete Cosine Transform：変形離散コサイン変換）やＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）が用いられる。また、一つのバンド当たりのスペクトル本数は均一でなく、周波数が高くなるにつれて一つのバンド当たりのスペクトル本数が増加する場合が多い。
【０００６】同様に、入力された右チャンネルの時間軸のオーディオ信号（右時間信号）は、時間／周波数変換部９１１において、図１０に示すように直交変換されて周波数軸のスペクトル（右スペクトル）に変換され、変換されたスペクトルはバンド単位でグループ化される。
【０００７】次にインテンシティ信号生成部９２０において、上記左スペクトルと右スペクトルを入力としてインテンシティステレオ符号化に必要な信号を生成する。
【０００８】最初にインテンシティステレオ符号化の方式について説明する。図１１にインテンシティステレオ符号化の方式説明図を示す。インテンシティステレオとは、所定の周波数（通常３ｋＨｚから６ｋＨｚ）以上では、聴覚的には、スペクトルの微細構造よりもスペクトルのエンベロープ（概形）の方が重要であること、また左右のチャンネルの信号レベルの差により音源の方向を感じることを利用して、前記所定の周波数以上では、左右のチャンネルの周波数スペクトルの和信号（ＭＰＥＧ−２のＡＡＣでは、正確には前記和信号を左チャンネルの信号レベルに合わせるように補正した周波数スペクトル）と左右のチャンネルの信号レベルの比を符号化することにより、符号化効率を改善するものである。インテンシティステレオ符号化では、伝送が必要な周波数スペクトル情報は一つのチャンネルのみでよいので高い符号化効率を実現できるが、スペクトルの微細構造が再現できないことにより、音質劣化を生じることがある。
【０００９】ＭＰＥＧ−２のＡＡＣでは、インテンシティステレオ符号化を表す情報として、バンド毎に、非インテンシティステレオ処理かインテンシティステレオ処理かを表す非インテンシティ／インテンシティステレオ処理の切換情報、左チャンネルのインテンシティステレオ処理時のスペクトルを表す左インテンシティスペクトル、左チャンネルのスペクトルと右チャンネルのスペクトルの位相関係が同相か逆相かを表す位相情報、左インテンシティスペクトルから右チャンネルのインテンシティステレオ処理時のスペクトルを表す右インテンシティスペクトルを求めるための左チャンネルに対する右チャンネルの信号レベルの比を表す方向性情報とを用いている。
【００１０】図１２は、前記従来のオーディオ信号符号化方法におけるインテンシティ符号化処理のステップを示すフローチャートである。
【００１１】ステップ１２０１でインテンシティステレオ処理を行うバンドとインテンシティステレオ処理を行わないバンドを決定する。ここでは、周波数が６ｋＨｚ以上のバンドをインテンシティステレオ処理を行うバンドに決定する。すなわち、周波数６ｋＨｚ以上のインテンシティステレオスタートバンドＢｓからインテンシティステレオエンドバンドＢｅまでをインテンシティステレオ処理を行うバンドに決定する。
【００１２】次にステップ１２０２で、インテンシティステレオ処理を行うバンド毎に、左チャンネル、右チャンネル、左右のチャンネルの和信号のエネルギー、それぞれ、ＥL（Ｂ）、ＥR（Ｂ）、ＥL+R（Ｂ）を算出する。ここでＢはバンド番号である。
【００１３】ステップ１２０３で、バンド毎の位相情報をすべて同相に設定する。ここでは、位相情報は、同相の場合に１、逆相の場合に−１の値をとるものとする。
【００１４】ステップ１２０４では、バンド毎に方向性情報を算出する。方向性情報は、左右のチャンネルのエネルギーの比の平方根、すなわち、ＳＱＲＴ（ＥL（Ｂ）／ＥR（Ｂ））で算出する。ここで、ＳＱＲＴ（Ｘ）はＸの平方根を表す関数である。
【００１５】次にステップ１２０５で、バンド毎に左チャンネルのインテンシティステレオ処理のスペクトルを表す左インテンシティスペクトルを（数１）で算出する。
【００１６】
【数１】
【００１７】（数１）で、Ｌｓｐｅｃ（ｉ）とＲｓｐｅｃ（ｉ）は、それぞれ左と右のチャンネルのスペクトル番号ｉのスペクトルを、また、ｉｓ（Ｂ）はバンドＢの最初のスペクトル番号を表す。
【００１８】インテンシティ信号生成部９２０では、上記ステップ１２０１からステップ１２０５までの処理を行い、インテンシティステレオ処理に必要な非インテンシティ／インテンシティステレオ処理の切換情報、左インテンシティスペクトル、位相情報、方向性情報とを生成し、出力する。
【００１９】次に図１２のステップ１２０６では、左チャンネルのスペクトルを左インテンシティスペクトルで、また、右チャンネルのスペクトルを零スペクトルに置き換える。
【００２０】上記スペクトルの置換処理は図９の切換部９３０で行う。切換部９３０では非インテンシティ／インテンシティステレオ処理の切換情報に応じて、非インテンシティステレオ処理時には、図９の各スイッチを上側に接続して左スペクトルと右スペクトルを出力し、インテンシティステレオ処理時にはスイッチを下側に接続して左インテンシティスペクトルと零スペクトルとを出力する。なお、この零スペクトルは符号化データとしては伝送されない。
【００２１】図１３に以上のようにして求めた左右のチャンネルのスペクトルの概念を示す。
【００２２】図９の量子化及び符号化部９４０では、切換部９３０の出力である２つのスペクトルに対して、聴覚モデルに基づいてスペクトルのマスキングレベル、すなわち許容量子化ノイズレベルを算出し、算出された許容量子化ノイズレベルに基づいてスペクトルの量子化を行い、ハフマン符号化等の符号化処理を行い、高能率符号化データを出力する。
【００２３】図１４に、上記インテンシティステレオ符号化を用いた高能率符号化データを復号化するステレオオーディオ信号復号化装置のブロック図を示す。図１４において、１４１０は復号化及び逆量子化部、１４２０は右インテンシティスペクトル再生部、１４３０は非インテンシティ／インテンシティステレオ処理の切換情報に応じて右チャンネルの非インテンシティステレオ処理のスペクトルとインテンシティステレオ処理のスペクトル（右インテンシティスペクトル）を切り換える切換部、１４４０と１４４１は周波数／時間変換部である。以上のように構成されたステレオオーディオ信号復号化装置について、その動作を以下に述べる。
【００２４】ステレオオーディオ信号復号化装置に入力された符号化データは、復号化及び逆量子化部１４１０で復号化と逆量子化される。右インテンシティスペクトル再生部１４２０では、復号化及び逆量子化部１４１０からの左インテンシティスペクトルと位相情報と方向性情報とを用いて右インテンシティスペクトルを再生する。
【００２５】図１５は、右インテンシティスペクトル再生部１４２０の構成を示すブロック図である。同図に示すように、右インテンシティスペクトルは、左インテンシティスペクトルに、位相情報が同相の場合「１」を、また、逆相の場合「−１」を掛け、次に方向性情報ＳＱＲＴ（ＥL（Ｂ）／ＥR（Ｂ））で割ることにより再生される。
【００２６】切換部１４３０では、復号化及び逆量子化部１４１０からの非インテンシティ／インテンシティステレオ処理の切換情報に応じて、右チャンネルのスペクトルとして、非インテンシティステレオ処理時にはスイッチを上側に接続して復号化及び逆量子下部からの右チャンネルのスペクトルをそのまま出力し、インテンシティステレオ処理時には、スイッチを下側に接続して右インテンシティスペクトル再生部１４２０からの右インテンシティスペクトルを出力する。
【００２７】周波数／時間変換部１４４０では、入力された左チャンネルの周波数軸のスペクトル（左スペクトル）を逆直交変換することにより、左チャンネルの時間軸のオーディオ信号（左時間信号）に変換し、出力する。同様に周波数／時間変換部１４４１では、入力された右チャンネルの周波数軸のスペクトル（右スペクトル）を逆直交変換することにより、右チャンネルの時間軸のオーディオ信号（右時間信号）に変換し、出力する。
【００２８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従来のステレオオーディオ信号符号化方法及び装置では、非インテンシティステレオ処理のバンドとインテンシティステレオ処理のバンド境界でスペクトルが急激に変化することにより、歪み成分が発生し、特にトーン性の高い信号が前記境界付近にあると、音質が劣化することがあるという課題があった。
【００２９】また、インテンシティステレオ符号化の左右のチャンネルが同相か、逆相かを表す位相情報が時間フレーム毎に頻繁に変化する、あるいは周波数バンド毎に頻繁に変化すると、歪み成分が発生し、音質が劣化するという課題があった。
【００３０】本発明は上記問題点を解決するもので、インテンシティステレオ符号化を用いたステレオオーディオ信号符号化方法及び装置であって、非インテンシティステレオ処理のバンドとインテンシティステレオ処理のバンドの境界のスペクトルを滑らかに接続することにより、歪み成分の発生を低減し、従来よりも音質を向上したステレオオーディオ信号符号化方法及び装置を提供することを目的とする。
【００３１】また、インテンシティステレオ符号化の位相情報を以前の時間フレーム位相情報、あるいは以前の時間フレームの左右のチャンネル間の相関関係を考慮して設定することにより、位相情報の頻繁な変化を抑え、歪み成分の発生を低減し、従来よりも音質の向上したステレオオーディオ信号符号化方法及び装置を提供することを目的とする。
【００３２】また、インテンシティステレオ符号化の位相情報を隣接する周波数バンドの位相情報、あるいは隣接する周波数バンドの左右のチャンネル間の相関関係を考慮して設定することにより、位相情報の頻繁な変化を抑え、歪み成分の発生を低減し、従来よりも音質の向上したステレオオーディオ信号符号化方法及び装置を提供することを目的とする。
【００３３】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するために、本発明のステレオオーディオ信号符号化方法は、ステレオオーディオ信号を周波数スペクトルに変換し、インテンシティステレオ符号化を用いて高能率符号化する方法であって、非インテンシティステレオ処理とインテンシティステレオ処理の境界近傍の非インテンシティステレオ処理周波数スペクトルを非インテンシティステレオ処理周波数スペクトルとインテンシティステレオ処理周波数スペクトルとで補間した周波数スペクトルで置き換えるステップを備えたものである。
【００３４】また、本発明のステレオオーディオ信号符号化方法は、ステレオオーディオ信号をフレーム毎に周波数スペクトルに変換し、インテンシティステレオ符号化を用いて高能率符号化する方法であって、フレーム毎に前記ステレオオーディオ信号の周波数スペクトル間の相関関係を決定するステップと、現在のフレームと以前のフレームの前記相関関係に応じて、インテンシティステレオ復号化時のステレオオーディオ信号の周波数スペクトルの位相関係を表す位相情報を設定するステップとを備えたものである。
【００３５】また、本発明のステレオオーディオ信号符号化方法は、ステレオオーディオ信号を周波数スペクトルに変換し、前記周波数スペクトルをバンド単位でグループ化し、インテンシティステレオ符号化を用いて高能率符号化する方法であって、バンド毎に前記ステレオオーディオ信号の周波数スペクトル間の相関関係を決定するステップと、現在のバンドと隣接するバンドの前記相関関係に応じて、インテンシティステレオ復号化時のステレオオーディオ信号の周波数スペクトルの位相関係を表す位相情報を設定するステップとを備えたものである。
【００３６】本発明のステレオオーディオ信号符号化装置は、ステレオオーディオ信号を周波数スペクトルに変換する手段と、インテンシティステレオ符号化を用いて高能率符号化する手段とを備えた装置であって、非インテンシティステレオ処理とインテンシティステレオ処理の境界近傍の非インテンシティステレオ処理周波数スペクトルを非インテンシティステレオ処理周波数スペクトルとインテンシティステレオ処理周波数スペクトルとで補間した周波数スペクトルで置き換える手段を備えたものである。
【００３７】また、本発明のステレオオーディオ信号符号化装置は、ステレオオーディオ信号をフレーム毎に周波数スペクトルに変換する手段と、インテンシティステレオ符号化を用いて高能率符号化する手段とを備えた装置であって、フレーム毎に前記ステレオオーディオ信号の周波数スペクトル間の相関関係を決定する手段と、現在のフレームと以前のフレームの前記相関関係に応じて、インテンシティステレオ復号化時のステレオオーディオ信号の周波数スペクトルの位相関係を表す位相情報を設定する手段とを備えたものである。
【００３８】また、本発明のステレオオーディオ信号符号化装置は、ステレオオーディオ信号を周波数スペクトルに変換し、前記周波数スペクトルをバンド単位でグループ化する手段と、インテンシティステレオ符号化を用いて高能率符号化する手段を備えた装置であって、バンド毎に前記ステレオオーディオ信号の周波数スペクトル間の相関関係を決定する手段と、現在のバンドと隣接するバンドの前記相関関係に応じて、インテンシティステレオ復号化時のステレオオーディオ信号の周波数スペクトルの位相関係を表す位相情報を設定する手段とを備えたものである。
【００３９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００４０】（実施の形態１）図１は、本発明の実施の形態によるステレオオーディオ信号符号化装置の構成を示すブロック図である。
【００４１】図１において、１１０と１１１は時間／周波数変換部、１２０はインテンシティ信号生成部、１３０は非インテンシティ／インテンシティステレオ処理の切換情報に応じて左右のチャンネルの周波数スペクトルを切り換える切換部、１４０はインテンシティステレオ処理の境界近傍のスペクトルを補間するインテンシティ境界スペクトル補間部、１５０は量子化及び符号化部である。以上のように構成されたステレオオーディオ信号符号化装置について、その動作を以下に述べる。
【００４２】入力された左チャンネルの時間軸のオーディオ信号（左時間信号）は、時間／周波数変換部１１０において、ＭＤＣＴ（変形離散コサイン変換）されて周波数軸のスペクトル（左スペクトル）に変換され、変換されたスペクトルはバンド単位でグループ化される。本実施の形態では、バンド当たりのスペクトル本数は均一でなく、周波数が高くなるにつれて一つのバンド当たりのスペクトル本数は増加する。
【００４３】同様に、入力された右チャンネルの時間軸のオーディオ信号（右時間信号）は、時間／周波数変換部１１１において、ＭＤＣＴされて周波数軸のスペクトル（右スペクトル）に変換され、変換されたスペクトルはバンド単位でグループ化される。
【００４４】次に、インテンシティ信号生成部１２０では、上記左チャンネルの周波数スペクトルと右チャンネルの周波数スペクトルを入力として、バンド毎に、非インテンシティステレオ処理か、インテンシティステレオ処理かを表す切換情報、左チャンネルのインテンシティステレオ処理のスペクトルを表す左インテンシティスペクトル、左チャンネルと右チャンネルの位相関係が同相か逆相かを表す位相情報、左チャンネルに対する右チャンネルの信号レベルの比を表す方向性情報とを生成、出力する。
【００４５】図２は、インテンシティステレオ信号生成部１２０の構成を示すブロック図である。図２において、２１０は左チャンネルのインテンシティ処理のスペクトルを算出する左インテンシティスペクトル算出部、２２０は位相情報を算出する位相情報算出部、２３０は左右のチャンネルと左右のチャンネルの和信号と差信号、及び左チャネルの周波数スペクトル（左スペクトル）と右チャンネルの周波数スペクトル（右スペクトル）の相関係数を算出するエネルギー及び相関係数算出部、２４０は方向性情報算出部である。以上のように構成されたインテンシティ信号生成部１２０について、その動作を以下に述べる。
【００４６】図３はインテンシティステレオ信号生成部１２０と切換部１３０の処理ステップを示すフローチャートである。同図で、ステップ３０１から３０６までがインテンシティステレオ信号生成部１２０の処理を表し、ステップ３０７が切換部１３０の処理を表す。
【００４７】最初にステップ３０１でインテンシティステレオ処理を行うバンドとインテンシティステレオ処理を行わないバンドを決定する。本実施の形態では、周波数が６ｋＨｚ以上のバンドをインテンシティステレオ処理を行うバンドに決定する。すなわち、周波数６ｋＨｚ以上のスタートバンドＢｓからエンドバンドＢｅまでをインテンシティステレオ処理を行うバンドに決定し、これに対応した非インテンシティ／インテンシティステレオ処理の切換情報を出力する。
【００４８】次にステップ３０２で、バンド毎に、バンドＢの左チャンネル、右チャンネル、左右のチャンネルの和信号と差信号のエネルギー、それぞれ、Ｅ（B）L、Ｅ（B）R、Ｅ（B）L+R、Ｅ（B）L-Rを（数２）により算出する。以下では、Ｅ（B）L、Ｅ（B）R、Ｅ（B）L+R、Ｅ（B）L-Rを合わせたものをエネルギー情報と呼ぶ。
【００４９】
【数２】
【００５０】（数２）で、Ｌｓｐｅｃ（ｉ）とＲｓｐｅｃ（ｉ）は、それぞれ左と右のチャンネルのスペクトル番号ｉのスペクトルを、またｉｓ（Ｂ）はバンドＢの最初のスペクトル番号を表す。
【００５１】次にステップ３０４では、バンド毎に、バンドＢの相互相関係数Ｃ（Ｂ）を（数３）で算出する。
【００５２】
【数３】
【００５３】次に、正規化相互相関係数Ｃｎ（Ｂ）を、Cn(B)＝C(B)/SQRT(E(B)L・E(B)R)で算出する。
【００５４】エネルギー及び相関係数算出部２３０では、ステップ３０１からステップ３０３までの処理を行い、位相情報算出部２２０に正規化相互相関係数を出力し、左インテンシティスペクトル算出部２１０と方向性情報算出部２４０にバンド毎のエネルギー情報を出力し、非インテンシティ／インテンシティステレオ処理の切換情報を切換部１３０、インテンシティ境界スペクトル補間部１４０と量子化及び符号化部１５０に出力する。
【００５５】次にステップ３０４で位相情報を算出する。図４に位相情報算出ステップ３０４の詳細フローチャートを示す。位相情報の算出は、インテンシティステレオ処理のバンド毎に行う。ステップ４０１でバンドＢをインテンシティステレオ処理のスタートバンドＢｓに設定する。次にステップ４０２で正規化相互相関係数Ｃｎ（Ｂ）が零以上か否かの判定を行う。正規化相互相関係数が零以上の時には、ステップ４０３に行き、位相情報を同相に設定する。また、正規化相互相関係数が負の時にはステップ４０４に行き、位相情報を逆相に設定する。次にステップ４０５でバンド番号Ｂを１増加する。ステップ４０６でバンド番号ＢがエンドバンドＢｅを越えているか否かを判定し、越えていないときには、ステップ４０２から４０５までの処理を繰り返して各バンドの位相情報を設定する。また、ＢがＢｅを越えているときには処理を終了する。
【００５６】位相情報算出部２２０でステップ３０４の上記位相情報算出処理を行う。
【００５７】次にステップ３０５では、方向性情報を算出する。方向性情報は、バンド毎に左チャンネルのエネルギーに対する右チャネルのエネルギーの比の平方根、すなわち、ＳＱＲＴ（ＥL（Ｂ）／ＥR（Ｂ））で算出する。方向性情報算出部２４０では、以上のようにして方向性情報を算出し、出力する。
【００５８】次にステップ３０６で左チャンネルのインテンシティステレオ処理の周波数スペクトル（左インテンシティスペクトル）を、ステップ３０４で算出した位相情報を用いて、左右のチャンネルの和信号（位相情報が同相の場合）、あるいは差信号（位相情報が逆相の場合）のエネルギーが元の左チャンネルのエネルギーと同一になるように前記和信号、あるいは差信号を補正して、各バンド毎に算出する。すなわち、位相情報が同相の場合には、左インテンシティスペクトルを（数４）で算出する。
【００５９】
【数４】
【００６０】また、位相情報が逆相の場合には、左インテンシティスペクトルを（数５）で算出する。
【００６１】
【数５】
【００６２】左インテンシティスペクトル算出部２１０では、左チャンネルの周波数スペクトル（左スペクトル）と右チャンネルの周波数スペクトル（右スペクトル）とエネルギー及び相関係数算出部２３０からのエネルギー情報を入力として、ステップ３０６の左インテンシティスペクトルの算出を行い、左インテンシティスペクトルを出力する。
【００６３】以上がインテンシティ信号生成部１２０の動作である。
【００６４】次にステップ３０７では、インテンシティステレオ処理のバンドに対して、左チャンネルの周波数スペクトルを左インテンシティスペクトルで、また、右チャンネルのスペクトルを零スペクトルに置き換える。
【００６５】切換部１３０でステップ３０７のスペクトルの置換処理を行う。すなわち、切換部１３０では、インテンシティ信号生成部１２０からのバンド毎の非インテンシティ／インテンシティステレオ処理の切換情報にしたがって、非インテンシティステレオ処理時には各スイッチを図１の上側に接続し、インテンシティステレオ処理時にはスイッチを下側に接続する。これにより、非インテンシティ／インテンシティステレオ処理に応じて、左チャンネルに関しては、左スペクトル／左インテンシティスペクトルを、また、右チャンネルに関しては、右スペクトル／零スペクトルをそれぞれ切り換えて、図１３に示すようなスペクトルを生成し、出力する。
【００６６】インテンシティ境界スペクトル補間部１４０では、切換部１３０からのスペクトルを入力として、非インテンシティステレオ処理とインテンシティステレオ処理の境界近傍バンドの非インテンシティステレオ処理周波数スペクトルを非インテンシティステレオ処理周波数スペクトルとインテンシティステレオ処理周波数スペクトルで補間したスペクトルで置き換える。すなわち、図１３のバンド（Ｂｓ−１）の非インテンシティステレオ処理の周波数スペクトルを補間した周波数スペクトルで置き換える。バンド（Ｂｓ−１）の左右のチャンネルのインテンシティステレオ処理周波数スペクトルＬＩｓｐｅｃ（ｉ）、ＲＩｓｐｅｃ（ｉ）は、バンドＢの位相情報を用いて次のようにして求める。
【００６７】すなわち、バンドＢの位相情報が同相の場合には、（数６）で算出する。
【００６８】
【数６】
【００６９】また、位相情報が逆相の場合には、（数７）で算出する。
【００７０】
【数７】
【００７１】次に、置き換える左右のチャンネルの補間スペクトルＬ’ｓｐｅｃ（ｉ）、Ｒ’ｓｐｅｃ（ｉ）（ただし、ｉｓ（Ｂｓ−１）≦ｉ≦ｉｓ（Ｂｓ）−１）を（数８）で算出する。
【００７２】
【数８】
【００７３】以上のようにして算出した補間スペクトルＬ’ｓｐｅｃ（ｉ）とＲ’ｓｐｅｃ（ｉ）でバンド（Ｂｓ−１）の非インテンシティステレオ処理周波数スペクトルＬｓｐｅｃ（ｉ）、Ｒｓｐｅｃ（ｉ）をそれぞれ置き換える。
【００７４】量子化及び符号化部１３０では、以上のようにして算出した周波数スペクトルを用いて、聴覚モデルに基づいてスペクトルのマスキングレベル、すなわち許容量子化ノイズレベルを算出し、算出された許容量子化ノイズレベルを基づいてスペクトルの量子化を行い、ハフマン符号化等の符号化処理を行い、高能率符号化データを出力する。
【００７５】以上のように本実施の形態では、インテンシティ境界スペクトル補間処理を設けることにより、非インテンシティステレオ処理とインテンシティステレオ処理の境界近傍のスペクトルを滑らかに接続することができ、従来のインテンシティステレオ符号化におけるインテンシティステレオ処理周波数スペクトルと非インテンシティステレオ処理周波数スペクトルの急激な切り換えによる歪み成分の発生を低減することができる。
【００７６】（実施の形態２）本発明の実施の形態２によるステレオオーディオ信号符号化装置の構成及びインテンシティ信号生成部の構成は、実施の形態１と同一で、それぞれ、図１及び図２で示される。実施の形態１と実施の形態２の相違点は、位相情報算出部２２０の処理内容にあるので、以下、実施の形態２における位相情報算出部２２０の処理内容について説明し、それ以外の動作については説明を省略する。
【００７７】図５に実施の形態２における位相情報算出処理ステップのフローチャートを示す。位相情報の算出はインテンシティステレオ処理のバンド毎に行う。ステップ５０１でバンドＢをインテンシティステレオ処理のスタートバンドＢｓに設定する。次にステップ５０２で正規化相互相関係数Ｃｎ（Ｂ）が所定の閾値ＴＨ（Ｂ）以上であるか否かの判定を行う。本実施の形態では、閾値ＴＨ（Ｂ）の初期値は、零に設定する。正規化相互相関係数が前記閾値以上の時には、ステップ５０３に行き、位相情報を同相に設定するとともにＴＨ（Ｂ）の値を所定の負の値−ＯＦＦＳ（ただし、０≦ＯＦＦＳ≦１）に設定する。また、正規化相互相関関数が前記閾値より小さい時にはステップ５０４に行き、位相情報を逆相に設定するとともにＴＨ（Ｂ）の値を所定の値ＯＦＦＳに設定する。次にステップ５０５でバンド番号Ｂを１増加する。ステップ５０６でバンド番号ＢがエンドバンドＢｅを越えていないかを判定し、越えていないときには、ステップ５０２から５０５までの処理を繰り返して各バンドの位相情報を設定する。ＢがＢｅを越えているときには処理を終了する。
【００７８】以上のように実施の形態２では、位相情報の判定条件にヒステリシスをもたせ、前のフレームの位相情報が同相であると、同相に入りやすくし、また前のフレームの逆相であると逆相に入りやすくすることにより、時間フレーム毎の位相情報の頻繁な変化を抑え、インテンシティステレオ符号化の時間フレーム毎の位相情報の頻繁な切り換えによる音質劣化を低減することができる。
【００７９】（実施の形態３）本発明の実施の形態３によるステレオオーディオ信号符号化装置の構成及びインテンシティ信号生成部の構成は、実施の形態１と同一で、それぞれ、図１及び図２で示される。実施の形態１と実施の形態３の相違点は、位相情報算出部２２０の処理内容にあるので、以下実施の形態３における位相情報算出部２２０の処理内容について説明し、それ以外の動作については説明を省略する。
【００８０】図６に実施の形態３における位相情報算出処理ステップのフローチャートを示す。位相情報の算出は、インテンシティステレオ処理のバンド毎に行う。ステップ６０１でバンドＢをインテンシティステレオ処理のスタートバンドＢｓに設定する。次にステップ６０２で現在のフレームの正規化相互相関係数Ｃｎ（Ｂ）と前のフレームの正規化相互相関係数Ｃｎｐｒｅｖ（Ｂ）から、CC(B)＝kCn(B)+(1-k)Cnprev(B)により、重み付け正規化相互相関係数ＣＣ（Ｂ）を算出する。ここでＣｎｐｒｅｖ（Ｂ）の初期値は零に設定する。また、ここで、ｋ（ただし、０≦ｋ≦１）は重み付け係数で、例えば、ｋ＝０．７５の値に設定する。
【００８１】次にステップ６０３で重み付け正規化相互相関係数が零以上か否かの判定を行う。重み付け正規化相互相関係数が零以上の時には、ステップ６０４に行き、位相情報を同相に設定する。また、重み付け正規化相互相関係数が負の時にはステップ６０５に行き、位相情報を逆相に設定する。
【００８２】ステップ６０６では、次のフレームの処理に備えて、前のフレームの正規化相互相関係数Ｃｎｐｒｅｖ（Ｂ）を現在のフレームの正規化相互相関係数Ｃｎ（Ｂ）で置き換える。
【００８３】次にステップ６０７でバンド番号Ｂを１増加する。ステップ６０８でバンド番号ＢがエンドバンドＢｅを越えていないかを判定し、越えていないときには、ステップ６０２から６０７までの処理を繰り返して各バンドの位相情報を設定する。ＢがＢｅを越えているときには処理を終了する。
【００８４】以上のように実施の形態３では、位相情報の判定を重み付け正規化相互相関係数を用いて行うことにより、前のフレームの正規化相互相関係数を考慮して現在のフレームの位相情報を設定することができ、前のフレームの正規化相互相関係数が正もしくは零であると、同相に入りやすく、また、前のフレームの正規化相互相関係数が負であると逆相に入りやすくなり、時間フレーム毎の位相情報の頻繁な変化を抑え、インテンシティステレオ符号化の位相情報の時間フレーム毎の頻繁な切り換えによる音質劣化を低減することができる。
【００８５】なお、以上の説明では、一つ前のフレームの正規化相互相関係数のみを考慮した例を示したが、それ以前のフレームの正規化相互相関係数を考慮してもよい。
【００８６】また、以上の説明では、重み付け正規化相互相関係数の算出にＦＩＲフィルタを用いた例を示したが、ＩＩＲフィルタを用いてもよい。
【００８７】（実施の形態４）本発明の実施の形態４によるステレオオーディオ信号符号化装置の構成及びインテンシティ信号生成部の構成は、実施の形態１と同一で、それぞれ、図１及び図２で示される。実施の形態１と実施の形態４の相違点は、位相情報算出部２２０の処理内容にあるので、以下実施の形態４における位相情報算出部２２０の処理内容について説明し、それ以外の動作については説明を省略する。
【００８８】図７に実施の形態４における位相情報算出処理ステップのフローチャートを示す。位相情報の算出は、インテンシティステレオ処理のバンド毎に行う。ステップ７０１でバンドＢをインテンシティステレオ処理のスタートバンドＢｓに設定する。次にステップ７０２で正規化相互相関係数Ｃｎ（Ｂ）が所定の閾値ＴＨ（Ｂ）以上であるか否かの判定を行う。本実施の形態では、閾値ＴＨ（Ｂ）の初期値は、零に設定する。正規化相互相関係数が前記閾値以上の時には、ステップ７０３に行き、位相情報を同相に設定するとともに隣のバンドの閾値ＴＨ（Ｂ＋１）の値を所定の負の値−ＯＦＦＳ（ただし、０≦ＯＦＦＳ≦１）に設定する。また、正規化相互相関係数が前記閾値より小さい時にはステップ７０４に行き、位相情報を逆相に設定するとともにＴＨ（Ｂ＋１）の値をＯＦＦＳに設定する。次にステップ７０５でバンド番号Ｂを１増加する。ステップ７０６でバンド番号ＢがエンドバンドＢｅを越えていないかを判定し、越えていないときには、ステップ７０２から７０５までの処理を繰り返して各バンドの位相情報を設定する。バンド番号ＢがエンドバンドＢｅを越えているときには処理を終了する。
【００８９】以上のように実施の形態４では、位相情報の判定条件にヒステリシスをもたせ、隣のバンドの位相情報が同相であると、同相に入りやすくし、また隣のバンドの位相情報が逆相であると逆相に入りやすくすることにより、周波数バンド毎の位相情報の頻繁な変化を抑え、インテンシティステレオ符号化の位相情報の周波数バンド毎の頻繁な切り換えによる音質劣化を低減することができる。
【００９０】なお、以上の説明では、一つ下のバンドの位相情報の影響を考慮する例を示したが、一つ上のバンドの位相情報の影響を考慮するようにしてもよい。
【００９１】（実施の形態５）本発明の実施の形態５によるステレオオーディオ信号符号化装置の構成及びインテンシティステレオ信号生成部の構成は、実施の形態１と同一で、それぞれ、図１及び図２で示される。実施の形態１と実施の形態５の相違点は、位相情報算出部２２０の処理内容にあるので、以下実施の形態５における位相情報算出部２２０の処理内容について説明し、それ以外の動作については説明を省略する。
【００９２】図８に実施の形態５における位相情報算出処理ステップのフローチャートを示す。位相情報の算出は、インテンシティステレオ処理のバンド毎に行う。ステップ８０１でバンドＢをインテンシティステレオ処理のスタートバンドＢｓに設定する。次にステップ８０２で現在のバンドの正規化相互相関係数Ｃｎ（Ｂ）と一つ下と上のバンド正規化相互相関係数Ｃｎ（Ｂ−１）とＣｎ（Ｂ＋１）から、CC(B)＝k1(B)・Cn(B-1)+k2(B)・Cn(B)+k3(b)・Cn(B+1)により、重み付け正規化相互相関係数ＣＣ（Ｂ）を算出する。ただし、k1(B)+k2(B)+k3(B)＝1とする。
【００９３】ここで、ｋ１（B）、ｋ２（B）、ｋ３（B）は重み付け係数で、正もしくは零の値をとる。本実施の形態では、例えば、Ｂ＝Ｂｓに対しては、ｋ１（Ｂｓ）＝０、ｋ２（Ｂｓ）＝０．８７５、ｋ３（Ｂｓ）＝０．１２５、Ｂｓ＜Ｂ＜ＢｅのＢに対しては、ｋ１（Ｂ）＝０１２５、ｋ２（Ｂ）＝０．７５、ｋ３（Ｂｓ）＝０．１２５、Ｂ＝Ｂｅに対しては、ｋ１（Ｂｅ）＝０．１２５、ｋ２（Ｂｓ）＝０．８７５、ｋ３（Ｂｅ）＝０の値に設定する。
【００９４】次にステップ８０３で重み付け正規化相互相関係数が零以上か否かの判定を行う。重み付け正規化相互相関係数が零以上の時には、ステップ８０４に行き、バンドＢの位相情報を同相に設定する。また、重み付け正規化相関関数が負の時にはステップ８０５に行き、位相情報を逆相に設定する。
【００９５】次にステップ８０６でバンド番号Ｂを１増加する。ステップ８０７でバンド番号ＢがエンドバンドＢｅを越えていないかを判定し、越えていないときには、ステップ８０２から８０６までの処理を繰り返して各バンドの位相情報を設定する。ＢがＢｅを越えているときには処理を終了する。
【００９６】以上のように実施の形態５では、位相情報の判定を重み付け正規化相互相関係数を用いて行うことにより、隣接するバンドの正規化相互相関係数を考慮して現在のバンドの位相情報を設定するので、隣接するバンドの正規化相互相関係数が正であると、同相に入りやすく、また、隣接するバンドの正規化相互相関係数が負であると逆相に入りやすくなり、周波数バンド毎の位相情報の頻繁な変化を抑え、インテンシティステレオ符号化の位相情報の周波数バンド毎の頻繁な切り換えによる音質劣化を低減することができる。
【００９７】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、非インテンシティステレオ処理とインテンシティステレオ処理の境界近傍のスペクトルを補間により、滑らかに接続することができ、非インテンシティステレオ処理のスペクトルとインテンシティステレオ処理のスペクトルの急激な切り換えによる歪み成分の発生を低減することができる。
【００９８】また、インテンシティステレオ符号化の位相情報を、以前の時間フレームの位相情報、あるいは以前の時間フレームの左右のチャンネル間の相関関係に応じて設定することにより、位相情報の時間フレーム毎の頻繁な切り換えによる音質劣化を低減することができる。
【００９９】また、インテンシティステレオ符号化の位相情報を、隣接する周波数バンドの位相情報、あるいは隣接する周波数バンドの左右のチャンネル間の相関関係に応じて設定することにより、位相情報の周波数バンド毎の頻繁な切り換えによる音質劣化を低減することができる。
【０１００】以上にように本発明によれば、インテンシティステレオ符号化の音質劣化を低減したステレオオーディオ信号符号化方法及び装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１によるステレオオーディオ信号符号化装置の構成を示すブロック図
【図２】同ステレオオーディオ信号符号化装置におけるインテンシティ信号生成部の構成を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態１によるステレオオーディオ信号符号化方法におけるインテンシティ符号化処理のステップを示すフローチャート
【図４】同ステレオオーディオ信号符号化方法における位相情報算出処理ステップを示すフローチャート
【図５】本発明の実施の形態２のステレオオーディオ信号符号化方法における位相情報算出処理ステップを示すフローチャート
【図６】同実施の形態３のステレオオーディオ信号符号化方法における位相情報算出処理ステップを示すフローチャート
【図７】同実施の形態４のステレオオーディオ信号符号化方法における位相情報算出処理ステップを示すフローチャート
【図８】同実施の形態５のステレオオーディオ信号符号化方法における位相情報算出処理ステップを示すフローチャート
【図９】従来のステレオオーディオ信号符号化装置の構成を示すブロック図
【図１０】同従来例における動作を説明するための時間／周波数変換説明図
【図１１】同従来例における動作を説明するためのインテンシティステレオ符号化の方式説明図
【図１２】同従来例のステレオオーディオ信号符号化方法におけるインテンシティ符号化処理ステップを示すフローチャート
【図１３】同従来例における動作を説明するための非インテンシティ／インテンシティステレオ処理スペクトル説明図
【図１４】従来のステレオオーディオ信号復号化装置の全体構成を示すブロック図
【図１５】同従来例のステレオオーディオ信号復号化装置における右インテンシティスペクトル再生部の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１１０，１１１ 時間／周波数変換部
１２０ インテンシティ信号生成部
１３０ 切換部
１４０ インテンシティ境界スペクトル補間部
１５０ 量子化及び符号化部
２１０ 左インテンシティスペクトル算出部
２２０ 位相情報算出部
２３０ エネルギー及び相関係数算出部
２４０ 方向性情報算出部
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ステレオオーディオ信号を周波数スペクトルに変換し、インテンシティステレオ符号化を用いて高能率符号化する方法であって、非インテンシティステレオ処理とインテンシティステレオ処理の境界近傍の非インテンシティステレオ処理周波数スペクトルを非インテンシティステレオ処理周波数スペクトルとインテンシティステレオ処理周波数スペクトルとで補間した周波数スペクトルで置き換えるステップを備えたことを特徴とするステレオオーディオ信号符号化方法。
【請求項２】 ステレオオーディオ信号をフレーム毎に周波数スペクトルに変換し、インテンシティステレオ符号化を用いて高能率符号化する方法であって、フレーム毎に前記ステレオオーディオ信号の周波数スペクトル間の相関関係を決定するステップと、現在のフレームと以前のフレームの前記相関関係に応じて、インテンシティステレオ復号化時のステレオオーディオ信号の周波数スペクトルの位相関係を表す位相情報を設定するステップとを備えたことを特徴とするステレオオーディオ信号符号化方法。
【請求項３】 ステレオオーディオ信号を周波数スペクトルに変換し、前記周波数スペクトルをバンド単位でグループ化し、インテンシティステレオ符号化を用いて高能率符号化する方法であって、バンド毎に前記ステレオオーディオ信号の周波数スペクトル間の相関関係を決定するステップと、現在のバンドと隣接するバンドの前記相関関係に応じて、インテンシティステレオ復号化時のステレオオーディオ信号の周波数スペクトルの位相関係を表す位相情報を設定するステップとを備えたことを特徴とするステレオオーディオ信号符号化方法。
【請求項４】 前記相関関係は、相互相関係数に基づくものであることを特徴とする請求項２または３記載のステレオオーディオ信号符号化方法。
【請求項５】 ステレオオーディオ信号を周波数スペクトルに変換する手段と、インテンシティステレオ符号化を用いて高能率符号化する手段とを備えた装置であって、非インテンシティステレオ処理とインテンシティステレオ処理の境界近傍の非インテンシティステレオ処理周波数スペクトルを非インテンシティステレオ処理周波数スペクトルとインテンシティステレオ処理周波数スペクトルとで補間した周波数スペクトルで置き換える手段を備えたことを特徴とするステレオオーディオ信号符号化装置。
【請求項６】 ステレオオーディオ信号をフレーム毎に周波数スペクトルに変換する手段と、インテンシティステレオ符号化を用いて高能率符号化する手段とを備えた装置であって、フレーム毎に前記ステレオオーディオ信号の周波数スペクトル間の相関関係を決定する手段と、現在のフレームと以前のフレームの前記相関関係に応じて、インテンシティステレオ復号化時のステレオオーディオ信号の周波数スペクトルの位相関係を表す位相情報を設定する手段とを備えたことを特徴とするステレオオーディオ信号符号化装置。
【請求項７】 ステレオオーディオ信号を周波数スペクトルに変換し、前記周波数スペクトルをバンド単位でグループ化する手段と、インテンシティステレオ符号化を用いて高能率符号化する手段とを備えた装置であって、バンド毎に前記ステレオオーディオ信号の周波数スペクトル間の相関関係を決定する手段と、現在のバンドと隣接するバンドの前記相関関係に応じて、インテンシティステレオ復号化時のステレオオーディオ信号の周波数スペクトルの位相関係を表す位相情報を設定する手段とを備えたことを特徴とするステレオオーディオ信号符号化装置。
【請求項８】 前記相関関係は、相互相関係数に基づくものであることを特徴とする請求項６または７記載のステレオオーディオ信号符号化装置。
【請求項１】 ステレオオーディオ信号を周波数スペクトルに変換し、インテンシティステレオ符号化を用いて高能率符号化する方法であって、非インテンシティステレオ処理とインテンシティステレオ処理の境界近傍の非インテンシティステレオ処理周波数スペクトルを非インテンシティステレオ処理周波数スペクトルとインテンシティステレオ処理周波数スペクトルとで補間した周波数スペクトルで置き換えるステップを備えたことを特徴とするステレオオーディオ信号符号化方法。
【請求項２】 ステレオオーディオ信号をフレーム毎に周波数スペクトルに変換し、インテンシティステレオ符号化を用いて高能率符号化する方法であって、フレーム毎に前記ステレオオーディオ信号の周波数スペクトル間の相関関係を決定するステップと、現在のフレームと以前のフレームの前記相関関係に応じて、インテンシティステレオ復号化時のステレオオーディオ信号の周波数スペクトルの位相関係を表す位相情報を設定するステップとを備えたことを特徴とするステレオオーディオ信号符号化方法。
【請求項３】 ステレオオーディオ信号を周波数スペクトルに変換し、前記周波数スペクトルをバンド単位でグループ化し、インテンシティステレオ符号化を用いて高能率符号化する方法であって、バンド毎に前記ステレオオーディオ信号の周波数スペクトル間の相関関係を決定するステップと、現在のバンドと隣接するバンドの前記相関関係に応じて、インテンシティステレオ復号化時のステレオオーディオ信号の周波数スペクトルの位相関係を表す位相情報を設定するステップとを備えたことを特徴とするステレオオーディオ信号符号化方法。
【請求項４】 前記相関関係は、相互相関係数に基づくものであることを特徴とする請求項２または３記載のステレオオーディオ信号符号化方法。
【請求項５】 ステレオオーディオ信号を周波数スペクトルに変換する手段と、インテンシティステレオ符号化を用いて高能率符号化する手段とを備えた装置であって、非インテンシティステレオ処理とインテンシティステレオ処理の境界近傍の非インテンシティステレオ処理周波数スペクトルを非インテンシティステレオ処理周波数スペクトルとインテンシティステレオ処理周波数スペクトルとで補間した周波数スペクトルで置き換える手段を備えたことを特徴とするステレオオーディオ信号符号化装置。
【請求項６】 ステレオオーディオ信号をフレーム毎に周波数スペクトルに変換する手段と、インテンシティステレオ符号化を用いて高能率符号化する手段とを備えた装置であって、フレーム毎に前記ステレオオーディオ信号の周波数スペクトル間の相関関係を決定する手段と、現在のフレームと以前のフレームの前記相関関係に応じて、インテンシティステレオ復号化時のステレオオーディオ信号の周波数スペクトルの位相関係を表す位相情報を設定する手段とを備えたことを特徴とするステレオオーディオ信号符号化装置。
【請求項７】 ステレオオーディオ信号を周波数スペクトルに変換し、前記周波数スペクトルをバンド単位でグループ化する手段と、インテンシティステレオ符号化を用いて高能率符号化する手段とを備えた装置であって、バンド毎に前記ステレオオーディオ信号の周波数スペクトル間の相関関係を決定する手段と、現在のバンドと隣接するバンドの前記相関関係に応じて、インテンシティステレオ復号化時のステレオオーディオ信号の周波数スペクトルの位相関係を表す位相情報を設定する手段とを備えたことを特徴とするステレオオーディオ信号符号化装置。
【請求項８】 前記相関関係は、相互相関係数に基づくものであることを特徴とする請求項６または７記載のステレオオーディオ信号符号化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図１５】
【図４】
【図９】
【図５】
【図１０】
【図６】
【図１４】
【図７】
【図１１】
【図８】
【図１３】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図１５】
【図４】
【図９】
【図５】
【図１０】
【図６】
【図１４】
【図７】
【図１１】
【図８】
【図１３】
【図１２】
【公開番号】特開２００２−３１１９９４（Ｐ２００２−３１１９９４Ａ）
【公開日】平成１４年１０月２５日（２００２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００１−１１９２６６（Ｐ２００１−１１９２６６）
【出願日】平成１３年４月１８日（２００１．４．１８）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１４年１０月２５日（２００２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１３年４月１８日（２００１．４．１８）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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