方法、装置、エンコーダ装置、デコーダ装置及びオーディオシステム
【課題】マトリクス化技術とパラメータ多チャネルオーディオ符号化の結合を可能にし、利用可能なデコーダに依存して完全品質の多チャネル再構成を実現する。
【解決手段】第１、第３の信号が、第１の出力信号（Ｌ0w）を得るために加算され、ここで第１の信号（Ｌ0wL）は第１の複素関数（ｇ1）により修正された第１のステレオ信号（Ｌ0）を有し、第３の信号（Ｌ0wR）は第３の複素関数（ｇ3）により修正された第２のステレオ信号（Ｒ0）を有する。第２、第４の信号は、第２の出力信号（Ｒ0w）を得るために同様に加算される。複素関数（ｇ1、ｇ2、ｇ3、ｇ4）は、空間的パラメータ（Ｐ）の関数であり、前記第１の信号と前記第２の信号との間の差（Ｌ0wL−Ｒ0wL）のエネルギ値が前記第１の信号及び前記第２の信号の和（Ｌ0wL＋Ｒ0wL）のエネルギ値以上であるように、第４、第３、の各信号に対しても同様の基準であるように選択される。
【解決手段】第１、第３の信号が、第１の出力信号（Ｌ0w）を得るために加算され、ここで第１の信号（Ｌ0wL）は第１の複素関数（ｇ1）により修正された第１のステレオ信号（Ｌ0）を有し、第３の信号（Ｌ0wR）は第３の複素関数（ｇ3）により修正された第２のステレオ信号（Ｒ0）を有する。第２、第４の信号は、第２の出力信号（Ｒ0w）を得るために同様に加算される。複素関数（ｇ1、ｇ2、ｇ3、ｇ4）は、空間的パラメータ（Ｐ）の関数であり、前記第１の信号と前記第２の信号との間の差（Ｌ0wL−Ｒ0wL）のエネルギ値が前記第１の信号及び前記第２の信号の和（Ｌ0wL＋Ｒ0wL）のエネルギ値以上であるように、第４、第３、の各信号に対しても同様の基準であるように選択される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｎチャネルオーディオ信号を第１のステレオ信号及び第２のステレオ信号を有するステレオダウンミックス信号及び空間的パラメータに符号化するエンコーダから得られるステレオ信号を処理する方法及びデバイスに関する。本発明は、このようなエンコーダ及びこのようなデバイスを有するエンコーダ装置にも関する。
【０００２】
本発明は、エンコーダから得られたステレオ信号を処理するこのような方法及びデバイスにより得られたステレオダウンミックス信号を処理する方法及びデバイスにも関する。本発明は、ステレオダウンミックス信号を処理するこのようなデバイスを有するデコーダ装置にも関する。
【０００３】
本発明は、このようなエンコーダ装置及びこのようなデコーダ装置を有するオーディオシステムにも関する。
【背景技術】
【０００４】
長い間、例えば、住居環境における音楽のステレオ再生は一般的になっている。１９７０年代の間、幾つかの実験が、家庭用音楽機器の４チャネル再生を用いて行われた。
【０００５】
映画館のような、より大きなホールにおいて、音声の多チャンネル再生が長い間存在していた。ドルビーデジタル（登録商標）及び他のシステムは、大きなホールにおける現実的かつ印象的な音声再生を提供するために開発された。
【０００６】
このような多チャネルシステムは、ホームシアターに導入されており、広く関心をもたれている。したがって、５．１システムと称される、５つのフルレンジ（full-range）チャネル及び１つのパートレンジ（part-range）チャネル又は低周波効果（ＬＦＥ）チャネルを持つシステムは、今日の市場で一般的である。２．１、４．１、７．１及び８．１のような他のシステムも存在する。
【０００７】
ＳＡＣＤ及びＤＶＤの導入と共に、多チャネルオーディオ再生が進出している。多くの消費者は、既に家庭において多チャネル再生の可能性を持ち、多チャネルソースマテリアルが人気になっている。しかしながら、多くの人は、依然として２チャネル再生システムのみを持ち、伝送は、通常２チャネルを介して行われる。この理由から、２チャネルを介した多チャネルオーディオの伝送を可能にするために、例えばドルビーサラウンド（登録商標）のようなマトリクス化技術が開発された。送信される信号は、２チャネル再生システムを用いて直接的に再生されることができる。適切なデコーダが利用可能である場合、多チャネル再生が可能である。この目的に対する周知のデコーダは、ドルビープロロジック（登録商標）（I及びII ）（Kenneth Gundry, "A new active matrix decoder for surround sound", In Proc. AES 19th International Conference on Surround Sound, June 2001）及びサークルサラウンド（登録商標）（I及びII）（米国特許第６１９８８２７号公報：５−２−５マトリクスシステム）である。
【０００８】
多チャネルマテリアルの増大した人気のため、多チャネルマテリアルの効率的な符号化がより重要になっている。マトリクス化は、伝送に必要とされるオーディオチャネルの数を減少させ、したがって必要とされる帯域幅又はビットレートを減少させる。マトリクス化技術の他の利点は、ステレオ再生システムと下位互換性があることである。ビットレートの更なる減少のために、従来のオーディオコーダが、マトリクス化されたステレオ信号を符号化するために使用されることができる。
【０００９】
ビットレートを減少する他の可能性は、マトリクス化せずに全ての個別のチャネルを符号化することによる。この方法は、２つの代わりに５つのチャネルが符号化されなければならないので、より高いビットレートを生じるが、空間的再構成は、マトリクス化を適用するよりも元に大幅に近くすることができる。
【００１０】
原理的に、マトリクス化処理は劣化を伴う演算である。したがって、２チャネルミックスのみからの５チャネルの完全な再構成は一般に不可能である。この性質は、５チャネル再構成の最大知覚品質を制限する。
【００１１】
近年、多チャネルオーディオを２チャネルステレオ信号及び少数の空間的パラメータ又はエンコーダ情報パラメータＰとして符号化するシステムが開発されている。結果として、このシステムは、ステレオ再生に対して下位互換性を持つ。送信される空間的パラメータ又はエンコーダ情報パラメータＰは、どのようにデコーダが利用可能な２チャネルステレオダウンミックス信号から５チャネルを再構成するべきかを決定する。アップミックス（up-mix）処理が送信されたパラメータにより制御されるという事実により、５チャネル再構成の知覚品質は、制御パラメータを持たないアップミックスアルゴリズム（例えばドルビープロロジック）と比較して大幅に向上する。
【００１２】
要約すると、提供された２チャネルミックスから５チャネル再構成を生成するために３つの異なる方法が使用されることができる。
１）ブラインド再構成（blind reconstruction）。この方法は、提供される情報無しで信号性質のみに基づいてアップミックスマトリクスを推定しようとする。
２）マトリクス化技術、例えばドルビープロロジック。特定のダウンミックスマトリクスを使用することにより、２チャネルから５チャネルへの再構成は、使用されるダウンミックスマトリクスにより決定される特定の信号性質により向上されることができる。
３）パラメータ制御アップミックス。この方法において、エンコーダ情報パラメータＰは、典型的には、ビットストリームの補助的部分に記憶され、通常のステレオ再生システムとの下位互換性を保証する。しかしながら、これらのシステムは、一般に、マトリクス化システムとの下位互換性はない。
【００１３】
上述の方法２及び３を単一のシステムに結合することは興味深いかもしれない。これは、利用可能なデコーダに依存して最大品質を保証する。ドルビープロロジック又はサークルサラウンドのような、マトリクスサラウンドデコーダを持つ消費者に対して、再構成はマトリクス処理によって得られる。送信されたパラメータを解釈することができるデコーダが利用可能である場合、より高い品質の再構成が得られることができる。マトリクスサラウンドデコーダ又は前記空間的パラメータを解釈することができるデコーダを持たない消費者は、依然としてステレオの下位互換性を楽しむことができる。しかしながら、方法２及び３を結合する１つの問題は、実際の送信されたステレオダウンミックスが修正される（modified）ことである。これは、前記空間的パラメータを使用する５チャネル再構成に対する不利な効果を持ちうる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、マトリクス化技術とパラメータ多チャネルオーディオ符号化の結合を可能にする方法であって、利用可能なデコーダに依存して完全品質の多チャネル再構成が実現されることができるような方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明によると、この目的は、Ｎチャネルオーディオ信号を第１のステレオ信号及び第２のステレオ信号を有するステレオダウンミックス信号及び空間的パラメータに符号化するエンコーダから得られるステレオ信号を処理する方法を用いて達成され、当該方法が、
第１の信号及び第３の信号を加算して第１の出力信号を得るステップであって、前記第１の信号が第１の複素関数（complex function）により修正された前記第１のステレオ信号を有し、前記第３の信号が第３の複素関数により修正された前記第２のステレオ信号を有するステップと、
第２の信号及び第４の信号を加算して第２の出力信号を得るステップであって、前記第４の信号が第４の複素関数により修正された前記第２のステレオ信号を有し、前記第２の信号が第２の複素関数により修正された前記第１の信号を有するステップと、
を有し、
前記複素関数が、前記空間的パラメータの関数であり、前記第１の信号と前記第２の信号との間の差のエネルギ値が前記第１の信号及び前記第２の信号の和のエネルギ値以上であり、かつ前記第４の信号と前記第３の信号との間の差のエネルギ値が前記第４の信号及び前記第３の信号の和のエネルギ値以上であるように選択される。したがって、前記デコーダにおけるフロント／バック・ステアリング（steering）が可能にされる。
【００１６】
これらの差信号及び和信号のエネルギ値は、これらの信号の絶対値又は２−ノルム（2-norm、即ち複数のサンプルに対する２乗の和）に基づき得る。他の従来のエネルギ測定もここで使用され得る。
【００１７】
本発明の一実施例において、前記Ｎチャネルオーディオ信号は、フロントチャネル信号及びリアチャネル信号を有し、前記空間的パラメータは、前記ステレオダウンミックス内の前記フロントチャネルの寄与と比較した前記ステレオダウンミックス内の前記リアチャネルの相対的寄与の尺度を有する。これは、前記リアチャネル寄与の選択が必要であるからである。
【００１８】
前記第２の複素関数の大きさは、左右のリア・ステアリングを可能にするために前記第１の複素関数の大きさより小さくてもよく、及び／又は前記第３の複素関数の大きさは、前記第４の複素関数の大きさより小さい。
【００１９】
前記第２の複素関数及び／又は前記第３の複素関数は、フロントチャネル寄与との信号キャンセルを防ぐためにプラスマイナス９０度に実質的に等しい位相シフトを有しうる。
【００２０】
本発明の他の実施例において、前記第１の関数は、第１の関数部分及び第２の関数部分を有し、前記空間的パラメータが、前記第１のステレオ信号内の前記リアチャネルの寄与が前記フロントチャネルの寄与と比較して増大することを示す場合に、前記第２の関数部分の出力が増大し、前記第２の関数部分は、プラスマイナス９０度に実質的に等しい位相シフトを有する。これは、フロントチャネルとの信号キャンセルを防ぐためである。更に、前記第４の関数は、第３の関数部分及び第４の関数部分を有することができ、前記空間的パラメータが、前記第２のステレオ信号内の前記リアチャネルの寄与が前記フロントチャネルの寄与と比較して増大することを示す場合に、前記第４の関数部分の出力が増大し、前記第４の関数部分が、プラスマイナス９０度に実質的に等しい位相シフトを有する。
【００２１】
前記第１の関数部分は、前記第４の関数部分と比較して反対の符号を持つことができる。前記第２の関数は、前記第３の関数と比較して反対の符号を持つことができる。前記第２の関数及び前記第４の関数部分は、同じ符号を持つことができ、前記第３の関数及び前記第２の関数部分は、同じ符号を持つことができる。
【００２２】
本発明の他の態様において、上述の方法によりステレオ信号を処理するデバイスが提供され、このようなデバイスを有するエンコーダ装置が提供される。
【００２３】
本発明の他の態様において、第１のステレオ信号及び第２のステレオ信号を有するステレオダウンミックス信号を処理する方法が提供され、当該方法は、上述の方法による処理演算を逆変換する（inverting）ステップを有する。
【００２４】
本発明の他の態様において、ステレオダウンミックス信号を処理する上述の方法によりステレオダウンミックス信号を処理するデバイスが提供され、このようなデバイスを有するデコーダ装置が提供される。
【００２５】
本発明の更に他の態様において、このようなエンコーダ装置及びこのようなデコーダ装置を有するオーディオシステムが提供される。
【００２６】
本発明の他の目的、フィーチャ及び利点は、実施例及び添付図面を参照する本発明の以下の詳細な説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明による後処理及び逆変換後処理を含むエンコーダ／デコーダオーディオシステムのブロック図である。
【図２】本発明によるステレオ信号を処理するデバイスの一実施例のブロック図である。
【図３】本発明の他の細部を示す図２と同様な詳細なブロック図である。
【図４】本発明の更に他の細部を示す図３と同様な詳細なブロック図である。
【図５】本発明の依然として他の細部を示す図３と同様な詳細なブロック図である。
【図６】本発明によるステレオダウンミックス信号を処理するデバイスの一実施例のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明の方法は、パラメータ多チャネル再構成を劣化させることなくマトリクス復号を可能にすることができる。これは、マトリクス化技術が、ダウンミキシングの前に行われる通常のマトリクス化に反して、ダウンミキシングの後に前記エンコーダにおいて使用されるので、可能である。ダウンミックスのマトリクス化は、前記空間的パラメータにより制御される。
【００２９】
使用されるマトリクスが可逆（invertible）である場合、前記デコーダは、送信されたエンコーダ情報パラメータＰに基づいて前記マトリクス化を元に戻す（undo）ことができる。
【００３０】
従来、マトリクス化は、元のＮチャネル入力信号に使用される。しかしながら、２チャネルのみが前記デコーダにおいて利用可能であるので、正しいＮチャネル再構成に対する必要条件であるこのマトリクス化の逆変換は一般に不可能であるので、このアプローチはここでは適切でない。したがって、本発明の１つのフィーチャは、通常は５チャネルミックスに使用されるマトリクス化技術を２チャネルミックスのパラメータ制御修正により置き換えることである。
【００３１】
図１は、本発明を組み込むエンコーダ／デコーダオーディオシステムのブロック図である。オーディオシステム１において、Ｎチャネルオーディオ信号は、エンコーダ２に供給される。エンコーダ２は、前記Ｎチャネルオーディオ信号をステレオチャネル信号Ｌ0及びＲ0並びにエンコーダ情報パラメータＰに変換し、デコーダ３は、エンコーダ情報パラメータＰを用いて、前記情報を復号し、デコーダ３から出力されるべき元のＮチャネル信号を近似的に再構成することができる。前記Ｎチャネル信号は、１つのセンタチャネル、２つのフロントチャネル、２つのサラウンドチャネル及び１つの低周波効果（ＬＦＥ）チャネルを有する５．１システムに対する信号であることができる。
【００３２】
従来、符号化されたステレオチャネル信号Ｌ0及びＲ0並びにエンコーダ情報パラメータＰは、図１において円４により示される、ＣＤ、ＤＶＤ、放送、レーザディスク、ＤＢＳ、デジタルケーブル、インターネット又はその他の伝送若しくは配信システムのような適切な形でユーザに送信又は配信される。左及び右ステレオ信号Ｌ0及びＲ0が送信又は配信されるので、システム１は、ステレオ信号のみを再生することができる膨大な数の受信機器と互換性がある。前記受信機器がパラメータ多チャネルデコーダを含む場合、前記デコーダは、ステレオチャネルＬ0及びＲ0並びにエンコーダ情報パラメータＰ内の情報に基づいて前記Ｎチャネル信号の推定値を提供することにより前記Ｎチャネル信号を復号することができる。
【００３３】
ここで、Ｎが２より大きな整数であり、ｚ1[ｎ],ｚ2[ｎ],...,ｚN[ｎ]がＮチャネルの離散的な時間領域の波形を記述するようなＮチャネルオーディオ信号を仮定する。これらＮの信号は、好ましくは重複する解析窓を使用する、共通のセグメンテーションを使用することによりセグメント化される。この後に、各セグメントは、複素変換（例えばＦＦＴ）を使用して周波数領域に変換される。しかしながら、複素フィルタバンク構造も、時間／周波数タイルを得るのに適切であり得る。この処理は、ｋが周波数インデックスを示すＺ1[ｋ],Ｚ2[ｋ],...,ＺN[ｋ]により示される、前記入力信号のセグメント化されたサブバンド表現を生じる。
【００３４】
これらＮチャネルから、２つのダウンミックスチャネル、即ちＬO[ｋ]及びＲO[ｋ]が作成される。各ダウンミックスチャネルは、Ｎの入力信号の線形結合である。
【００３５】
【数１】
【００３６】
パラメータαi及びβiは、ＬO[ｋ]及びＲO[ｋ]からなるステレオ信号が良いステレオイメージを持つように選択される。
【００３７】
結果として生じるステレオ信号において、ポストプロセッサ５は、主にステレオミックスにおける特定のチャネルｉの寄与に影響を与えるような形で処理を適用することができる。処理するにつれて、特定のマトリクス化技術が選択されることができる。これは、左及び右マトリクス互換信号ＬOw[ｋ]及びＲOw[ｋ]を生じる。これらは、前記空間的パラメータと一緒に、図１において円６により図示される前記デコーダに送信される。エンコーダから得られたステレオ信号を処理するデバイスは、ポストプロセッサ５を有する。本発明によるエンコーダ装置は、エンコーダ２及びポストプロセッサ５を有する。
【００３８】
後処理された信号Ｌ0w及びＲ0wは、再生のために従来のステレオ受信器（図示されない）に供給されることができる。代わりに、後処理された信号Ｌ0w及びＲ0wは、マトリクスデコーダ（図示されない）、例えばドルビープロロジック（登録商標）デコーダ又はサークルサラウンド（登録商標）デコーダに供給されることができる。更に他の可能性は、ポストプロセッサ５の処理を元に戻すために後処理された信号ＬOw及びＲOwを逆変換ポストプロセッサ７に供給することである。結果として生じる信号Ｌ0及びＲ0は、ポストプロセッサ７により多チャネルデコーダ３に供給されることができる。本発明による前記デコーダ装置は、デコーダ３及び逆変換ポストプロセッサ７を有する。
【００３９】
デコーダ３において、前記Ｎの入力チャネルは、
【００４０】
【数２】
【００４１】
は、Ｚi[ｋ]の推定値である。フィルタＣ1,Zi及びＣ2,Ziは、好ましくは、時間及び周波数依存であり、前記フィルタの伝達関数は、送信されたエンコーダ情報パラメータＰから得られる。
【００４２】
図２は、マトリクス復号を可能にするために、どのようにこの後処理ブロック５が実施されることができるかを示す。左入力信号ＬO[ｋ]は、第１の複素関数ｇ1により修正され、この結果として、左出力ＬOw[ｋ]にフィードされる第１の信号ＬOwL[ｋ]を生じる。左入力信号ＬO[ｋ]は、第２の複素関数ｇ2によっても修正され、この結果として、右出力ＲOw[ｋ]にフィードされる第２の信号ＲOwL[ｋ]を生じる。関数ｇ1及びｇ2は、差分信号ＬOwL−ＲOwLが和信号ＬOwL＋ＲOwL以上のエネルギを持つように選択される。これは、マトリクス復号において、前記和信号及び前記差分信号の比がフロント／バック・ステアリングを実行するのに使用される。前記差分信号がより大きくなる場合、更に入力信号がリアにステアリングされる。このため、ＲOwL[ｋ]は、ＬO[ｋ]における左リアの寄与が増大する場合に増大しなければならない。この制御手順は、関数ｇ1及びｇ2により行われ、関数ｇ1及びｇ2は、両方とも空間的パラメータＰの関数である。これらの関数は、ＬO[ｋ]における左リアの寄与が増大する場合に左入力チャネルの処理の量が増大するように選択される。
【００４３】
ｇ2の大きさは、好ましくは、ｇ1の大きさより小さい。これは、前記デコーダにおける左／右リア・ステアリングを可能にする。
【００４４】
右入力信号ＲO[ｋ]は、第４の関数ｇ4により修正され、結果として、右出力ＲOw[ｋ]にフィードされる第４の信号ＲOwR[ｋ]を生じる。右入力信号ＲO[ｋ]は、第３の関数ｇ3により修正され、結果として、左出力ＬOw[ｋ]にフィードされる第３の信号ＬOwR[ｋ]を生じる。関数ｇ3及びｇ4は、ＲO[ｋ]における右リアの寄与が増大する場合に右入力チャネルの処理の量が増大するように、かつＲowRからＬOwRを減算することが加算するより大きな信号を生じるように選択される。
【００４５】
ｇ3の大きさは、好ましくはｇ4の大きさより小さい。これは、前記デコーダにおける左／右リア・ステアリングを可能にする。
【００４６】
前記出力は、以下のマトリクス式を用いて記述されることができる。
【００４７】
【数３】
【００４８】
パラメータ多チャネルエンコーダが以下に記載される。以下の式が使用される。
Ｌ0[ｋ]＝Ｌ[ｋ]＋Ｃs[ｋ]
Ｒ0[ｋ]＝Ｒ[ｋ]＋Ｃs[ｋ]
ここで、Ｃs[ｋ]は、前記ＬＦＥチャネル及びセンタチャネルを結合した後に結果として生じるモノ信号（mono signal）である。以下の式はＬ[ｋ]及びＲ[ｋ]に対して成り立つ。
【００４９】
【数４】
【００５０】
ここで、Ｌfは左フロントチャネルであり、Ｌsは左サラウンドチャネルであり、Ｒfは右フロントチャネルであり、Ｒsは右サラウンドチャネルである。定数ｃ1ないしｃ4はダウンミックス処理を制御し、複素数値であり、並びに／又は時間及び周波数依存であり得る。ＩＴＵスタイルのダウンミックスが、（ｃ1、ｃ3＝sqrt(２)；ｃ2、ｃ4＝１）に対して得られる。
【００５１】
前記デコーダにおいて、以下の再構成が実行される。
【００５２】
【数５】
【００５３】
はＣs[ｋ]の推定値である。パラメータβ及びγは、前記エンコーダにおいて決定され、前記デコーダに送信され、即ちエンコーダ情報パラメータＰのサブセットである。加えて、情報信号Ｐは、対応するフロントチャネルとサラウンドチャネルとの間の（相対的）信号レベル、即ちそれぞれＬf、ＬsとＲf、Ｒsとの間のチャネル間強度差（Inter-channel Intensity Difference、ＩＩＤ）を含みうる。ＬfとＬsとの間のエネルギ比を記述するＩＩＤlに対する従来の表現は、
【００５４】
【数６】
【００５５】
により与えられる。
これらのパラメータが使用される場合、図２におけるスキームは、図３におけるスキームにより置き換えられることができる。左チャネルＬO[ｋ]を処理するために、前記左入力チャネルにおけるフロント／バック寄与を決定するパラメータのみが必要とされ、これらはパラメータＩＩＤL及びβである。前記右入力チャネルの処理に対して、パラメータＩＩＤR及びγのみが必要とされる。関数ｇ2は、ここで関数ｇ3により置き換えられることができるが、反対の符号を持つ。
【００５６】
図４において、関数ｇ1及びｇ4は、両方とも２つの並列な関数部分に分裂される。関数ｇ1はｇ11及びｇ12に分裂される。関数ｇ4はｇ11及び−ｇ12に分裂される。関数部分ｇ12及び関数ｇ3の出力信号は、リアチャネルの寄与である。関数部分ｇ12及び関数ｇ3は、信号キャンセルを防ぐために１つの出力において同じ符号で加算され、異なる出力において反対の符号で加算される必要がある。
【００５７】
関数部分ｇ12及び関数ｇ3は、両方ともプラスマイナス９０度の位相シフトを含む。これは、フロントチャネル寄与（関数部分ｇ11の出力）のキャンセルを防ぐためである。
【００５８】
図５は、このブロックのより詳細な説明を与える。パラメータｗlは、ＬO[ｋ]の処理の量を決定し、ｗrはＲO[ｋ]の処理の量を決定する。ｗlが０に等しい場合、ＬO[ｋ]は処理されず、ｗlが１に等しい場合、ＬO[ｋ]が最大限に処理される。同じことがＲO[ｋ]に関するｗrに対しても成り立つ。
【００５９】
以下の一般化された式は、後処理パラメータｗl及びｗrに対して成り立つ。
ｗl＝ｆl(Ｐ)
ｗr＝ｆr(ｐ)
ブロックΦ-90は、９０度の位相シフトを実行する全通過フィルタである。図５におけるブロックＧ1及びＧ2は、ゲインである。結果として生じる出力は、
【００６０】
【数７】
【００６１】
であり、ここで、
Ｇ1＝ｆ1(ｗl,ｗr)
Ｇ2＝ｆ2(ｗl,ｗr)
である。
【００６２】
したがって、関数ｇ1...ｇ4は、より具体的な関数、即ち、
ｇ1＝１−ｗl＋ｗlΦ-90
ｇ2＝−ｗlΦ-90Ｇ1
ｇ3＝ｗrΦ-90Ｇ2
ｇ4＝１−ｗr＝ｗrΦ-90
により置き換えられる。
【００６３】
行列Ｈの逆行列は、（det(Ｈ)≠０の場合）
【００６４】
【数８】
【００６５】
により与えられる。
したがって、行列Ｈ内の適切な関数の使用は、マトリクス化処理が逆変換されることを可能にする。
【００６６】
パラメータｗl及びｗrは送信されたパラメータから計算されることができるので、前記逆変換は、追加の情報を送信することを必要とせずに前記デコーダにおいて行われることができる。したがって、元のステレオ信号は、再び利用可能になり、これは多チャネルミックスのパラメータ復号に対して必要である。
【００６７】
更に良い結果は、ゲインＧ1及びＧ2が前記サラウンドチャネル間の前記チャネル間強度差（ＩＩＤ）の関数である場合に達成されることができる。この場合、このＩＩＤは、前記デコーダにも送信されなければならない。
【００６８】
上述のパラメータ記述を仮定すると、以下の関数が前記後処理演算に対して使用される。
ｗl＝ｆ1(αl)ｆ2(β)
ｗr＝ｆ3(αr)ｆ4(γ)
ここで、ｆ1...f4は任意の関数でありうる。例えば、
【００６９】
【数９】
【００７０】
である。
全通過フィルタΦ-90は、複素演算子ｊ（ｊ2＝−１）との（複素数値）周波数領域における乗算を実行することにより効率的に実現されることができる。ゲインＧ1及びＧ2に対して、ｗl、ｗrの関数は、サークルサラウンドにおいて行われるように取られることができるが、値１／√２を持つ定数も適切である。これは結果として行列において、
【００７１】
【数１０】
【００７２】
を生じる。この行列の行列式は、
det(Ｈ)＝(１−ｗl−ｗr＋(３／２)ｗlｗr)＋ｊ(ｗl−ｗr)
に等しい。
【００７３】
この行列式の虚部は、ｗl＝ｗrの場合にのみゼロに等しい。この場合、以下の式が前記行列式に対して成り立つ。
det(Ｈ)＝１−２ｗl＋(３／２)ｗl2
この関数は、ｗl＝２／３に対してdet(Ｈ)＝１／３の最小値を持つ。
【００７４】
結果として、ｗl＝ｗrに対しても、この行列は可逆である。したがって、ゲインＧ1＝Ｇ2＝１／√２に対して、行列Ｈは、常に可逆であり、値ｗl及びｗrと独立である。
【００７５】
図６は、逆変換ポストプロセッサ７の一実施例のブロック図である。前記後処理と同様に、前記逆変換は、各周波数帯域に対する行列乗算により行われる。
【００７６】
【数１１】
【００７７】
結果として、関数ｇ1...ｇ4が前記デコーダにおいて決定されることができる場合、関数ｋ1...ｋ4が決定されることができる。関数ｋ1...ｋ4は、関数ｇ1...ｇ4と同様にパラメータセットＰの関数である。逆変換に対して、関数ｇ1...ｇ4及びパラメータセットＰは、したがって、既知である必要がある。
【００７８】
行列Ｈは、行列Ｈの行列式がゼロに等しくない、即ち、
det(Ｈ)＝ｇ1ｇ4−ｇ2ｇ3≠０
である場合に逆変換されることができる。これは、関数ｇ1...ｇ4の適切な選択により達成されることができる。
【００７９】
本発明の他の応用は、前記デコーダ側のみにおいて前記ステレオ信号に前記後処理演算を実行することである（即ち、前記エンコーダ側における後処理無し）。このアプローチを使用して、前記デコーダは、強化されていない（non-enhanced）ステレオ信号から強化されたステレオ信号を生成することができる。前記デコーダ側におけるこの後処理演算のみが、前記エンコーダにおいて多チャネル入力信号が単一の（モノ）信号及び関連した空間的パラメータに復号される状況において更に詳述されることができる。前記デコーダにおいて、前記モノ信号は、まず（前記空間的パラメータを使用して）ステレオ信号に変換されることができ、この後に、このステレオ信号が、上述のように後処理されることができる。代わりに、前記モノ信号は、多チャネルデコーダにより直接的に復号されることができる。
【００８０】
動詞"有する"及びその活用形の使用が他の要素又はステップを除外せず、不定冠詞"１つの"の使用は、複数の要素又はステップを除外しないことに注意すべきである。更に、請求項内の参照符号は、前記請求項の範囲を限定するように解釈されるべきでない。
【００８１】
本発明は、特定の実施例を参照して記載されている。しかしながら、本発明は、記載された様々な実施例に限定されず、本明細書を読んでいる当業者に明らかなように、異なる形で修正され、組み合わされることができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｎチャネルオーディオ信号を第１のステレオ信号及び第２のステレオ信号を有するステレオダウンミックス信号及び空間的パラメータに符号化するエンコーダから得られるステレオ信号を処理する方法及びデバイスに関する。本発明は、このようなエンコーダ及びこのようなデバイスを有するエンコーダ装置にも関する。
【０００２】
本発明は、エンコーダから得られたステレオ信号を処理するこのような方法及びデバイスにより得られたステレオダウンミックス信号を処理する方法及びデバイスにも関する。本発明は、ステレオダウンミックス信号を処理するこのようなデバイスを有するデコーダ装置にも関する。
【０００３】
本発明は、このようなエンコーダ装置及びこのようなデコーダ装置を有するオーディオシステムにも関する。
【背景技術】
【０００４】
長い間、例えば、住居環境における音楽のステレオ再生は一般的になっている。１９７０年代の間、幾つかの実験が、家庭用音楽機器の４チャネル再生を用いて行われた。
【０００５】
映画館のような、より大きなホールにおいて、音声の多チャンネル再生が長い間存在していた。ドルビーデジタル（登録商標）及び他のシステムは、大きなホールにおける現実的かつ印象的な音声再生を提供するために開発された。
【０００６】
このような多チャネルシステムは、ホームシアターに導入されており、広く関心をもたれている。したがって、５．１システムと称される、５つのフルレンジ（full-range）チャネル及び１つのパートレンジ（part-range）チャネル又は低周波効果（ＬＦＥ）チャネルを持つシステムは、今日の市場で一般的である。２．１、４．１、７．１及び８．１のような他のシステムも存在する。
【０００７】
ＳＡＣＤ及びＤＶＤの導入と共に、多チャネルオーディオ再生が進出している。多くの消費者は、既に家庭において多チャネル再生の可能性を持ち、多チャネルソースマテリアルが人気になっている。しかしながら、多くの人は、依然として２チャネル再生システムのみを持ち、伝送は、通常２チャネルを介して行われる。この理由から、２チャネルを介した多チャネルオーディオの伝送を可能にするために、例えばドルビーサラウンド（登録商標）のようなマトリクス化技術が開発された。送信される信号は、２チャネル再生システムを用いて直接的に再生されることができる。適切なデコーダが利用可能である場合、多チャネル再生が可能である。この目的に対する周知のデコーダは、ドルビープロロジック（登録商標）（I及びII ）（Kenneth Gundry, "A new active matrix decoder for surround sound", In Proc. AES 19th International Conference on Surround Sound, June 2001）及びサークルサラウンド（登録商標）（I及びII）（米国特許第６１９８８２７号公報：５−２−５マトリクスシステム）である。
【０００８】
多チャネルマテリアルの増大した人気のため、多チャネルマテリアルの効率的な符号化がより重要になっている。マトリクス化は、伝送に必要とされるオーディオチャネルの数を減少させ、したがって必要とされる帯域幅又はビットレートを減少させる。マトリクス化技術の他の利点は、ステレオ再生システムと下位互換性があることである。ビットレートの更なる減少のために、従来のオーディオコーダが、マトリクス化されたステレオ信号を符号化するために使用されることができる。
【０００９】
ビットレートを減少する他の可能性は、マトリクス化せずに全ての個別のチャネルを符号化することによる。この方法は、２つの代わりに５つのチャネルが符号化されなければならないので、より高いビットレートを生じるが、空間的再構成は、マトリクス化を適用するよりも元に大幅に近くすることができる。
【００１０】
原理的に、マトリクス化処理は劣化を伴う演算である。したがって、２チャネルミックスのみからの５チャネルの完全な再構成は一般に不可能である。この性質は、５チャネル再構成の最大知覚品質を制限する。
【００１１】
近年、多チャネルオーディオを２チャネルステレオ信号及び少数の空間的パラメータ又はエンコーダ情報パラメータＰとして符号化するシステムが開発されている。結果として、このシステムは、ステレオ再生に対して下位互換性を持つ。送信される空間的パラメータ又はエンコーダ情報パラメータＰは、どのようにデコーダが利用可能な２チャネルステレオダウンミックス信号から５チャネルを再構成するべきかを決定する。アップミックス（up-mix）処理が送信されたパラメータにより制御されるという事実により、５チャネル再構成の知覚品質は、制御パラメータを持たないアップミックスアルゴリズム（例えばドルビープロロジック）と比較して大幅に向上する。
【００１２】
要約すると、提供された２チャネルミックスから５チャネル再構成を生成するために３つの異なる方法が使用されることができる。
１）ブラインド再構成（blind reconstruction）。この方法は、提供される情報無しで信号性質のみに基づいてアップミックスマトリクスを推定しようとする。
２）マトリクス化技術、例えばドルビープロロジック。特定のダウンミックスマトリクスを使用することにより、２チャネルから５チャネルへの再構成は、使用されるダウンミックスマトリクスにより決定される特定の信号性質により向上されることができる。
３）パラメータ制御アップミックス。この方法において、エンコーダ情報パラメータＰは、典型的には、ビットストリームの補助的部分に記憶され、通常のステレオ再生システムとの下位互換性を保証する。しかしながら、これらのシステムは、一般に、マトリクス化システムとの下位互換性はない。
【００１３】
上述の方法２及び３を単一のシステムに結合することは興味深いかもしれない。これは、利用可能なデコーダに依存して最大品質を保証する。ドルビープロロジック又はサークルサラウンドのような、マトリクスサラウンドデコーダを持つ消費者に対して、再構成はマトリクス処理によって得られる。送信されたパラメータを解釈することができるデコーダが利用可能である場合、より高い品質の再構成が得られることができる。マトリクスサラウンドデコーダ又は前記空間的パラメータを解釈することができるデコーダを持たない消費者は、依然としてステレオの下位互換性を楽しむことができる。しかしながら、方法２及び３を結合する１つの問題は、実際の送信されたステレオダウンミックスが修正される（modified）ことである。これは、前記空間的パラメータを使用する５チャネル再構成に対する不利な効果を持ちうる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、マトリクス化技術とパラメータ多チャネルオーディオ符号化の結合を可能にする方法であって、利用可能なデコーダに依存して完全品質の多チャネル再構成が実現されることができるような方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明によると、この目的は、Ｎチャネルオーディオ信号を第１のステレオ信号及び第２のステレオ信号を有するステレオダウンミックス信号及び空間的パラメータに符号化するエンコーダから得られるステレオ信号を処理する方法を用いて達成され、当該方法が、
第１の信号及び第３の信号を加算して第１の出力信号を得るステップであって、前記第１の信号が第１の複素関数（complex function）により修正された前記第１のステレオ信号を有し、前記第３の信号が第３の複素関数により修正された前記第２のステレオ信号を有するステップと、
第２の信号及び第４の信号を加算して第２の出力信号を得るステップであって、前記第４の信号が第４の複素関数により修正された前記第２のステレオ信号を有し、前記第２の信号が第２の複素関数により修正された前記第１の信号を有するステップと、
を有し、
前記複素関数が、前記空間的パラメータの関数であり、前記第１の信号と前記第２の信号との間の差のエネルギ値が前記第１の信号及び前記第２の信号の和のエネルギ値以上であり、かつ前記第４の信号と前記第３の信号との間の差のエネルギ値が前記第４の信号及び前記第３の信号の和のエネルギ値以上であるように選択される。したがって、前記デコーダにおけるフロント／バック・ステアリング（steering）が可能にされる。
【００１６】
これらの差信号及び和信号のエネルギ値は、これらの信号の絶対値又は２−ノルム（2-norm、即ち複数のサンプルに対する２乗の和）に基づき得る。他の従来のエネルギ測定もここで使用され得る。
【００１７】
本発明の一実施例において、前記Ｎチャネルオーディオ信号は、フロントチャネル信号及びリアチャネル信号を有し、前記空間的パラメータは、前記ステレオダウンミックス内の前記フロントチャネルの寄与と比較した前記ステレオダウンミックス内の前記リアチャネルの相対的寄与の尺度を有する。これは、前記リアチャネル寄与の選択が必要であるからである。
【００１８】
前記第２の複素関数の大きさは、左右のリア・ステアリングを可能にするために前記第１の複素関数の大きさより小さくてもよく、及び／又は前記第３の複素関数の大きさは、前記第４の複素関数の大きさより小さい。
【００１９】
前記第２の複素関数及び／又は前記第３の複素関数は、フロントチャネル寄与との信号キャンセルを防ぐためにプラスマイナス９０度に実質的に等しい位相シフトを有しうる。
【００２０】
本発明の他の実施例において、前記第１の関数は、第１の関数部分及び第２の関数部分を有し、前記空間的パラメータが、前記第１のステレオ信号内の前記リアチャネルの寄与が前記フロントチャネルの寄与と比較して増大することを示す場合に、前記第２の関数部分の出力が増大し、前記第２の関数部分は、プラスマイナス９０度に実質的に等しい位相シフトを有する。これは、フロントチャネルとの信号キャンセルを防ぐためである。更に、前記第４の関数は、第３の関数部分及び第４の関数部分を有することができ、前記空間的パラメータが、前記第２のステレオ信号内の前記リアチャネルの寄与が前記フロントチャネルの寄与と比較して増大することを示す場合に、前記第４の関数部分の出力が増大し、前記第４の関数部分が、プラスマイナス９０度に実質的に等しい位相シフトを有する。
【００２１】
前記第１の関数部分は、前記第４の関数部分と比較して反対の符号を持つことができる。前記第２の関数は、前記第３の関数と比較して反対の符号を持つことができる。前記第２の関数及び前記第４の関数部分は、同じ符号を持つことができ、前記第３の関数及び前記第２の関数部分は、同じ符号を持つことができる。
【００２２】
本発明の他の態様において、上述の方法によりステレオ信号を処理するデバイスが提供され、このようなデバイスを有するエンコーダ装置が提供される。
【００２３】
本発明の他の態様において、第１のステレオ信号及び第２のステレオ信号を有するステレオダウンミックス信号を処理する方法が提供され、当該方法は、上述の方法による処理演算を逆変換する（inverting）ステップを有する。
【００２４】
本発明の他の態様において、ステレオダウンミックス信号を処理する上述の方法によりステレオダウンミックス信号を処理するデバイスが提供され、このようなデバイスを有するデコーダ装置が提供される。
【００２５】
本発明の更に他の態様において、このようなエンコーダ装置及びこのようなデコーダ装置を有するオーディオシステムが提供される。
【００２６】
本発明の他の目的、フィーチャ及び利点は、実施例及び添付図面を参照する本発明の以下の詳細な説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明による後処理及び逆変換後処理を含むエンコーダ／デコーダオーディオシステムのブロック図である。
【図２】本発明によるステレオ信号を処理するデバイスの一実施例のブロック図である。
【図３】本発明の他の細部を示す図２と同様な詳細なブロック図である。
【図４】本発明の更に他の細部を示す図３と同様な詳細なブロック図である。
【図５】本発明の依然として他の細部を示す図３と同様な詳細なブロック図である。
【図６】本発明によるステレオダウンミックス信号を処理するデバイスの一実施例のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明の方法は、パラメータ多チャネル再構成を劣化させることなくマトリクス復号を可能にすることができる。これは、マトリクス化技術が、ダウンミキシングの前に行われる通常のマトリクス化に反して、ダウンミキシングの後に前記エンコーダにおいて使用されるので、可能である。ダウンミックスのマトリクス化は、前記空間的パラメータにより制御される。
【００２９】
使用されるマトリクスが可逆（invertible）である場合、前記デコーダは、送信されたエンコーダ情報パラメータＰに基づいて前記マトリクス化を元に戻す（undo）ことができる。
【００３０】
従来、マトリクス化は、元のＮチャネル入力信号に使用される。しかしながら、２チャネルのみが前記デコーダにおいて利用可能であるので、正しいＮチャネル再構成に対する必要条件であるこのマトリクス化の逆変換は一般に不可能であるので、このアプローチはここでは適切でない。したがって、本発明の１つのフィーチャは、通常は５チャネルミックスに使用されるマトリクス化技術を２チャネルミックスのパラメータ制御修正により置き換えることである。
【００３１】
図１は、本発明を組み込むエンコーダ／デコーダオーディオシステムのブロック図である。オーディオシステム１において、Ｎチャネルオーディオ信号は、エンコーダ２に供給される。エンコーダ２は、前記Ｎチャネルオーディオ信号をステレオチャネル信号Ｌ0及びＲ0並びにエンコーダ情報パラメータＰに変換し、デコーダ３は、エンコーダ情報パラメータＰを用いて、前記情報を復号し、デコーダ３から出力されるべき元のＮチャネル信号を近似的に再構成することができる。前記Ｎチャネル信号は、１つのセンタチャネル、２つのフロントチャネル、２つのサラウンドチャネル及び１つの低周波効果（ＬＦＥ）チャネルを有する５．１システムに対する信号であることができる。
【００３２】
従来、符号化されたステレオチャネル信号Ｌ0及びＲ0並びにエンコーダ情報パラメータＰは、図１において円４により示される、ＣＤ、ＤＶＤ、放送、レーザディスク、ＤＢＳ、デジタルケーブル、インターネット又はその他の伝送若しくは配信システムのような適切な形でユーザに送信又は配信される。左及び右ステレオ信号Ｌ0及びＲ0が送信又は配信されるので、システム１は、ステレオ信号のみを再生することができる膨大な数の受信機器と互換性がある。前記受信機器がパラメータ多チャネルデコーダを含む場合、前記デコーダは、ステレオチャネルＬ0及びＲ0並びにエンコーダ情報パラメータＰ内の情報に基づいて前記Ｎチャネル信号の推定値を提供することにより前記Ｎチャネル信号を復号することができる。
【００３３】
ここで、Ｎが２より大きな整数であり、ｚ1[ｎ],ｚ2[ｎ],...,ｚN[ｎ]がＮチャネルの離散的な時間領域の波形を記述するようなＮチャネルオーディオ信号を仮定する。これらＮの信号は、好ましくは重複する解析窓を使用する、共通のセグメンテーションを使用することによりセグメント化される。この後に、各セグメントは、複素変換（例えばＦＦＴ）を使用して周波数領域に変換される。しかしながら、複素フィルタバンク構造も、時間／周波数タイルを得るのに適切であり得る。この処理は、ｋが周波数インデックスを示すＺ1[ｋ],Ｚ2[ｋ],...,ＺN[ｋ]により示される、前記入力信号のセグメント化されたサブバンド表現を生じる。
【００３４】
これらＮチャネルから、２つのダウンミックスチャネル、即ちＬO[ｋ]及びＲO[ｋ]が作成される。各ダウンミックスチャネルは、Ｎの入力信号の線形結合である。
【００３５】
【数１】
【００３６】
パラメータαi及びβiは、ＬO[ｋ]及びＲO[ｋ]からなるステレオ信号が良いステレオイメージを持つように選択される。
【００３７】
結果として生じるステレオ信号において、ポストプロセッサ５は、主にステレオミックスにおける特定のチャネルｉの寄与に影響を与えるような形で処理を適用することができる。処理するにつれて、特定のマトリクス化技術が選択されることができる。これは、左及び右マトリクス互換信号ＬOw[ｋ]及びＲOw[ｋ]を生じる。これらは、前記空間的パラメータと一緒に、図１において円６により図示される前記デコーダに送信される。エンコーダから得られたステレオ信号を処理するデバイスは、ポストプロセッサ５を有する。本発明によるエンコーダ装置は、エンコーダ２及びポストプロセッサ５を有する。
【００３８】
後処理された信号Ｌ0w及びＲ0wは、再生のために従来のステレオ受信器（図示されない）に供給されることができる。代わりに、後処理された信号Ｌ0w及びＲ0wは、マトリクスデコーダ（図示されない）、例えばドルビープロロジック（登録商標）デコーダ又はサークルサラウンド（登録商標）デコーダに供給されることができる。更に他の可能性は、ポストプロセッサ５の処理を元に戻すために後処理された信号ＬOw及びＲOwを逆変換ポストプロセッサ７に供給することである。結果として生じる信号Ｌ0及びＲ0は、ポストプロセッサ７により多チャネルデコーダ３に供給されることができる。本発明による前記デコーダ装置は、デコーダ３及び逆変換ポストプロセッサ７を有する。
【００３９】
デコーダ３において、前記Ｎの入力チャネルは、
【００４０】
【数２】
【００４１】
は、Ｚi[ｋ]の推定値である。フィルタＣ1,Zi及びＣ2,Ziは、好ましくは、時間及び周波数依存であり、前記フィルタの伝達関数は、送信されたエンコーダ情報パラメータＰから得られる。
【００４２】
図２は、マトリクス復号を可能にするために、どのようにこの後処理ブロック５が実施されることができるかを示す。左入力信号ＬO[ｋ]は、第１の複素関数ｇ1により修正され、この結果として、左出力ＬOw[ｋ]にフィードされる第１の信号ＬOwL[ｋ]を生じる。左入力信号ＬO[ｋ]は、第２の複素関数ｇ2によっても修正され、この結果として、右出力ＲOw[ｋ]にフィードされる第２の信号ＲOwL[ｋ]を生じる。関数ｇ1及びｇ2は、差分信号ＬOwL−ＲOwLが和信号ＬOwL＋ＲOwL以上のエネルギを持つように選択される。これは、マトリクス復号において、前記和信号及び前記差分信号の比がフロント／バック・ステアリングを実行するのに使用される。前記差分信号がより大きくなる場合、更に入力信号がリアにステアリングされる。このため、ＲOwL[ｋ]は、ＬO[ｋ]における左リアの寄与が増大する場合に増大しなければならない。この制御手順は、関数ｇ1及びｇ2により行われ、関数ｇ1及びｇ2は、両方とも空間的パラメータＰの関数である。これらの関数は、ＬO[ｋ]における左リアの寄与が増大する場合に左入力チャネルの処理の量が増大するように選択される。
【００４３】
ｇ2の大きさは、好ましくは、ｇ1の大きさより小さい。これは、前記デコーダにおける左／右リア・ステアリングを可能にする。
【００４４】
右入力信号ＲO[ｋ]は、第４の関数ｇ4により修正され、結果として、右出力ＲOw[ｋ]にフィードされる第４の信号ＲOwR[ｋ]を生じる。右入力信号ＲO[ｋ]は、第３の関数ｇ3により修正され、結果として、左出力ＬOw[ｋ]にフィードされる第３の信号ＬOwR[ｋ]を生じる。関数ｇ3及びｇ4は、ＲO[ｋ]における右リアの寄与が増大する場合に右入力チャネルの処理の量が増大するように、かつＲowRからＬOwRを減算することが加算するより大きな信号を生じるように選択される。
【００４５】
ｇ3の大きさは、好ましくはｇ4の大きさより小さい。これは、前記デコーダにおける左／右リア・ステアリングを可能にする。
【００４６】
前記出力は、以下のマトリクス式を用いて記述されることができる。
【００４７】
【数３】
【００４８】
パラメータ多チャネルエンコーダが以下に記載される。以下の式が使用される。
Ｌ0[ｋ]＝Ｌ[ｋ]＋Ｃs[ｋ]
Ｒ0[ｋ]＝Ｒ[ｋ]＋Ｃs[ｋ]
ここで、Ｃs[ｋ]は、前記ＬＦＥチャネル及びセンタチャネルを結合した後に結果として生じるモノ信号（mono signal）である。以下の式はＬ[ｋ]及びＲ[ｋ]に対して成り立つ。
【００４９】
【数４】
【００５０】
ここで、Ｌfは左フロントチャネルであり、Ｌsは左サラウンドチャネルであり、Ｒfは右フロントチャネルであり、Ｒsは右サラウンドチャネルである。定数ｃ1ないしｃ4はダウンミックス処理を制御し、複素数値であり、並びに／又は時間及び周波数依存であり得る。ＩＴＵスタイルのダウンミックスが、（ｃ1、ｃ3＝sqrt(２)；ｃ2、ｃ4＝１）に対して得られる。
【００５１】
前記デコーダにおいて、以下の再構成が実行される。
【００５２】
【数５】
【００５３】
はＣs[ｋ]の推定値である。パラメータβ及びγは、前記エンコーダにおいて決定され、前記デコーダに送信され、即ちエンコーダ情報パラメータＰのサブセットである。加えて、情報信号Ｐは、対応するフロントチャネルとサラウンドチャネルとの間の（相対的）信号レベル、即ちそれぞれＬf、ＬsとＲf、Ｒsとの間のチャネル間強度差（Inter-channel Intensity Difference、ＩＩＤ）を含みうる。ＬfとＬsとの間のエネルギ比を記述するＩＩＤlに対する従来の表現は、
【００５４】
【数６】
【００５５】
により与えられる。
これらのパラメータが使用される場合、図２におけるスキームは、図３におけるスキームにより置き換えられることができる。左チャネルＬO[ｋ]を処理するために、前記左入力チャネルにおけるフロント／バック寄与を決定するパラメータのみが必要とされ、これらはパラメータＩＩＤL及びβである。前記右入力チャネルの処理に対して、パラメータＩＩＤR及びγのみが必要とされる。関数ｇ2は、ここで関数ｇ3により置き換えられることができるが、反対の符号を持つ。
【００５６】
図４において、関数ｇ1及びｇ4は、両方とも２つの並列な関数部分に分裂される。関数ｇ1はｇ11及びｇ12に分裂される。関数ｇ4はｇ11及び−ｇ12に分裂される。関数部分ｇ12及び関数ｇ3の出力信号は、リアチャネルの寄与である。関数部分ｇ12及び関数ｇ3は、信号キャンセルを防ぐために１つの出力において同じ符号で加算され、異なる出力において反対の符号で加算される必要がある。
【００５７】
関数部分ｇ12及び関数ｇ3は、両方ともプラスマイナス９０度の位相シフトを含む。これは、フロントチャネル寄与（関数部分ｇ11の出力）のキャンセルを防ぐためである。
【００５８】
図５は、このブロックのより詳細な説明を与える。パラメータｗlは、ＬO[ｋ]の処理の量を決定し、ｗrはＲO[ｋ]の処理の量を決定する。ｗlが０に等しい場合、ＬO[ｋ]は処理されず、ｗlが１に等しい場合、ＬO[ｋ]が最大限に処理される。同じことがＲO[ｋ]に関するｗrに対しても成り立つ。
【００５９】
以下の一般化された式は、後処理パラメータｗl及びｗrに対して成り立つ。
ｗl＝ｆl(Ｐ)
ｗr＝ｆr(ｐ)
ブロックΦ-90は、９０度の位相シフトを実行する全通過フィルタである。図５におけるブロックＧ1及びＧ2は、ゲインである。結果として生じる出力は、
【００６０】
【数７】
【００６１】
であり、ここで、
Ｇ1＝ｆ1(ｗl,ｗr)
Ｇ2＝ｆ2(ｗl,ｗr)
である。
【００６２】
したがって、関数ｇ1...ｇ4は、より具体的な関数、即ち、
ｇ1＝１−ｗl＋ｗlΦ-90
ｇ2＝−ｗlΦ-90Ｇ1
ｇ3＝ｗrΦ-90Ｇ2
ｇ4＝１−ｗr＝ｗrΦ-90
により置き換えられる。
【００６３】
行列Ｈの逆行列は、（det(Ｈ)≠０の場合）
【００６４】
【数８】
【００６５】
により与えられる。
したがって、行列Ｈ内の適切な関数の使用は、マトリクス化処理が逆変換されることを可能にする。
【００６６】
パラメータｗl及びｗrは送信されたパラメータから計算されることができるので、前記逆変換は、追加の情報を送信することを必要とせずに前記デコーダにおいて行われることができる。したがって、元のステレオ信号は、再び利用可能になり、これは多チャネルミックスのパラメータ復号に対して必要である。
【００６７】
更に良い結果は、ゲインＧ1及びＧ2が前記サラウンドチャネル間の前記チャネル間強度差（ＩＩＤ）の関数である場合に達成されることができる。この場合、このＩＩＤは、前記デコーダにも送信されなければならない。
【００６８】
上述のパラメータ記述を仮定すると、以下の関数が前記後処理演算に対して使用される。
ｗl＝ｆ1(αl)ｆ2(β)
ｗr＝ｆ3(αr)ｆ4(γ)
ここで、ｆ1...f4は任意の関数でありうる。例えば、
【００６９】
【数９】
【００７０】
である。
全通過フィルタΦ-90は、複素演算子ｊ（ｊ2＝−１）との（複素数値）周波数領域における乗算を実行することにより効率的に実現されることができる。ゲインＧ1及びＧ2に対して、ｗl、ｗrの関数は、サークルサラウンドにおいて行われるように取られることができるが、値１／√２を持つ定数も適切である。これは結果として行列において、
【００７１】
【数１０】
【００７２】
を生じる。この行列の行列式は、
det(Ｈ)＝(１−ｗl−ｗr＋(３／２)ｗlｗr)＋ｊ(ｗl−ｗr)
に等しい。
【００７３】
この行列式の虚部は、ｗl＝ｗrの場合にのみゼロに等しい。この場合、以下の式が前記行列式に対して成り立つ。
det(Ｈ)＝１−２ｗl＋(３／２)ｗl2
この関数は、ｗl＝２／３に対してdet(Ｈ)＝１／３の最小値を持つ。
【００７４】
結果として、ｗl＝ｗrに対しても、この行列は可逆である。したがって、ゲインＧ1＝Ｇ2＝１／√２に対して、行列Ｈは、常に可逆であり、値ｗl及びｗrと独立である。
【００７５】
図６は、逆変換ポストプロセッサ７の一実施例のブロック図である。前記後処理と同様に、前記逆変換は、各周波数帯域に対する行列乗算により行われる。
【００７６】
【数１１】
【００７７】
結果として、関数ｇ1...ｇ4が前記デコーダにおいて決定されることができる場合、関数ｋ1...ｋ4が決定されることができる。関数ｋ1...ｋ4は、関数ｇ1...ｇ4と同様にパラメータセットＰの関数である。逆変換に対して、関数ｇ1...ｇ4及びパラメータセットＰは、したがって、既知である必要がある。
【００７８】
行列Ｈは、行列Ｈの行列式がゼロに等しくない、即ち、
det(Ｈ)＝ｇ1ｇ4−ｇ2ｇ3≠０
である場合に逆変換されることができる。これは、関数ｇ1...ｇ4の適切な選択により達成されることができる。
【００７９】
本発明の他の応用は、前記デコーダ側のみにおいて前記ステレオ信号に前記後処理演算を実行することである（即ち、前記エンコーダ側における後処理無し）。このアプローチを使用して、前記デコーダは、強化されていない（non-enhanced）ステレオ信号から強化されたステレオ信号を生成することができる。前記デコーダ側におけるこの後処理演算のみが、前記エンコーダにおいて多チャネル入力信号が単一の（モノ）信号及び関連した空間的パラメータに復号される状況において更に詳述されることができる。前記デコーダにおいて、前記モノ信号は、まず（前記空間的パラメータを使用して）ステレオ信号に変換されることができ、この後に、このステレオ信号が、上述のように後処理されることができる。代わりに、前記モノ信号は、多チャネルデコーダにより直接的に復号されることができる。
【００８０】
動詞"有する"及びその活用形の使用が他の要素又はステップを除外せず、不定冠詞"１つの"の使用は、複数の要素又はステップを除外しないことに注意すべきである。更に、請求項内の参照符号は、前記請求項の範囲を限定するように解釈されるべきでない。
【００８１】
本発明は、特定の実施例を参照して記載されている。しかしながら、本発明は、記載された様々な実施例に限定されず、本明細書を読んでいる当業者に明らかなように、異なる形で修正され、組み合わされることができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎチャネルオーディオ信号を第１のステレオ信号及び第２のステレオ信号を有するステレオダウンミックス信号及び空間的パラメータに符号化するエンコーダから得られるステレオ信号を処理する方法において、前記方法が、
第１の信号及び第３の信号を加算して第１の出力信号を得るステップであって、前記第１の信号が、第１の複素関数により修正された前記第１のステレオ信号を有し、前記第３の信号が、第３の複素関数により修正された前記第２のステレオ信号を有する、当該第１の出力信号を得るステップと、
第２の信号及び第４の信号を加算して第２の出力信号を得るステップであって、前記第４の信号が、第４の複素関数により修正された前記第２のステレオ信号を有し、前記第２の信号が、第２の複素関数により修正された前記第１のステレオ信号を有する、当該第２の出力信号を得るステップと、
を有し、
前記第１の関数が、第１の関数部分及び第２の関数部分を有し、前記空間的パラメータが、前記第１のステレオ信号における前記リアチャネルの寄与が前記第１のステレオ信号における前記フロントチャネルの寄与と比較して増大することを示す場合に、前記第２の関数部分の出力が増大し、前記第２の関数部分が、プラスマイナス９０度に実質的に等しい位相シフトを有する、
方法。
【請求項２】
前記Ｎチャネルオーディオ信号が、フロントチャネル信号及びリアチャネル信号を有し、前記空間的パラメータが、前記ステレオダウンミックス内の前記フロントチャネルの寄与と比較した前記ステレオダウンミックス内の前記リアチャネルの相対的寄与の尺度を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２の複素関数の大きさが、前記第１の複素関数の大きさより小さく、及び／又は前記第３の複素関数の大きさが、前記第４の複素関数の大きさより小さい、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記第２の複素関数及び／又は前記第３の複素関数が、プラスマイナス９０度に実質的に等しい位相シフトを有する、請求項１、２又は３に記載の方法。
【請求項５】
前記第４の関数が、第３の関数部分及び第４の関数部分を有し、前記空間的パラメータが、前記第２のステレオ信号における前記リアチャネルの寄与が前記第２のステレオ信号における前記フロントチャネルの寄与と比較して増大することを示す場合に、前記第４の関数部分の出力が増大し、前記第４の関数部分が、プラスマイナス９０度に実質的に等しい位相シフトを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の関数部分が、前記第４の関数部分と比較して反対の符号を持つ、請求項１に
記載の方法。
【請求項７】
前記第２の関数が、前記第３の関数と比較して反対の符号を持つ、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記第２の関数及び前記第４の関数部分が同じ符号を持ち、前記第３の関数及び前記第２の関数部分が同じ符号を持つ、請求項６又は７に記載の方法。
【請求項９】
Ｎチャネルオーディオ信号を第１のステレオ信号及び第２のステレオ信号を有するステレオダウンミックス信号及び空間的パラメータに符号化するエンコーダから得られるステレオ信号を処理するデバイスにおいて、前記デバイスが、
第１の信号及び第３の信号を加算して第１の出力信号を得る第１の加算手段であって、前記第１の信号が、第１の複素関数により修正された前記第１のステレオ信号を有し、前記第３の信号が、第３の複素関数により修正された前記第２のステレオ信号を有する、当該第１の加算手段と、
第２の信号及び第４の信号を加算して第２の出力信号を得る第２の加算手段であって、前記第４の信号が、第４の複素関数により修正された前記第２のステレオ信号を有し、前記第２の信号が、第２の複素関数により修正された前記第１のステレオ信号を有する、当該第２の加算手段と、
を有し、
前記第１の関数が、第１の関数部分及び第２の関数部分を有し、前記空間的パラメータが、前記第１のステレオ信号における前記リアチャネルの寄与が前記第１のステレオ信号における前記フロントチャネルの寄与と比較して増大することを示す場合に、前記第２の関数部分の出力が増大し、前記第２の関数部分が、プラスマイナス９０度に実質的に等しい位相シフトを有する、
デバイス。
【請求項１０】
Ｎチャネルオーディオ信号を第１のステレオ信号及び第２のステレオ信号を有するステレオダウンミックス信号並びに空間的パラメータに符号化するエンコーダと、
前記ステレオダウンミックス信号を処理する請求項９に記載のデバイスと、
を有するエンコーダ装置。
【請求項１１】
第１のステレオ信号及び第２のステレオ信号を有するステレオダウンミックス信号を処理する方法において、請求項１ないし８のいずれか一項に記載の方法による処理演算を逆変換するステップを有する方法。
【請求項１２】
第１のステレオ信号及び第２のステレオ信号を有するステレオダウンミックス信号を処理するデバイスにおいて、請求項１ないし８のいずれか一項に記載の方法による処理演算を逆変換する手段を有するデバイス。
【請求項１３】
第１のステレオ信号及び第２のステレオ信号を有するステレオダウンミックス信号を処理する請求項１２に記載のデバイスと、
前記処理されたステレオ信号をＮチャネルオーディオ信号に復号するデコーダと、
を有するデコーダ装置。
【請求項１４】
請求項１０に記載のエンコーダ装置と請求項１３に記載のデコーダ装置とを有するオー
ディオシステム。
【請求項１】
Ｎチャネルオーディオ信号を第１のステレオ信号及び第２のステレオ信号を有するステレオダウンミックス信号及び空間的パラメータに符号化するエンコーダから得られるステレオ信号を処理する方法において、前記方法が、
第１の信号及び第３の信号を加算して第１の出力信号を得るステップであって、前記第１の信号が、第１の複素関数により修正された前記第１のステレオ信号を有し、前記第３の信号が、第３の複素関数により修正された前記第２のステレオ信号を有する、当該第１の出力信号を得るステップと、
第２の信号及び第４の信号を加算して第２の出力信号を得るステップであって、前記第４の信号が、第４の複素関数により修正された前記第２のステレオ信号を有し、前記第２の信号が、第２の複素関数により修正された前記第１のステレオ信号を有する、当該第２の出力信号を得るステップと、
を有し、
前記第１の関数が、第１の関数部分及び第２の関数部分を有し、前記空間的パラメータが、前記第１のステレオ信号における前記リアチャネルの寄与が前記第１のステレオ信号における前記フロントチャネルの寄与と比較して増大することを示す場合に、前記第２の関数部分の出力が増大し、前記第２の関数部分が、プラスマイナス９０度に実質的に等しい位相シフトを有する、
方法。
【請求項２】
前記Ｎチャネルオーディオ信号が、フロントチャネル信号及びリアチャネル信号を有し、前記空間的パラメータが、前記ステレオダウンミックス内の前記フロントチャネルの寄与と比較した前記ステレオダウンミックス内の前記リアチャネルの相対的寄与の尺度を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２の複素関数の大きさが、前記第１の複素関数の大きさより小さく、及び／又は前記第３の複素関数の大きさが、前記第４の複素関数の大きさより小さい、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記第２の複素関数及び／又は前記第３の複素関数が、プラスマイナス９０度に実質的に等しい位相シフトを有する、請求項１、２又は３に記載の方法。
【請求項５】
前記第４の関数が、第３の関数部分及び第４の関数部分を有し、前記空間的パラメータが、前記第２のステレオ信号における前記リアチャネルの寄与が前記第２のステレオ信号における前記フロントチャネルの寄与と比較して増大することを示す場合に、前記第４の関数部分の出力が増大し、前記第４の関数部分が、プラスマイナス９０度に実質的に等しい位相シフトを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の関数部分が、前記第４の関数部分と比較して反対の符号を持つ、請求項１に
記載の方法。
【請求項７】
前記第２の関数が、前記第３の関数と比較して反対の符号を持つ、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記第２の関数及び前記第４の関数部分が同じ符号を持ち、前記第３の関数及び前記第２の関数部分が同じ符号を持つ、請求項６又は７に記載の方法。
【請求項９】
Ｎチャネルオーディオ信号を第１のステレオ信号及び第２のステレオ信号を有するステレオダウンミックス信号及び空間的パラメータに符号化するエンコーダから得られるステレオ信号を処理するデバイスにおいて、前記デバイスが、
第１の信号及び第３の信号を加算して第１の出力信号を得る第１の加算手段であって、前記第１の信号が、第１の複素関数により修正された前記第１のステレオ信号を有し、前記第３の信号が、第３の複素関数により修正された前記第２のステレオ信号を有する、当該第１の加算手段と、
第２の信号及び第４の信号を加算して第２の出力信号を得る第２の加算手段であって、前記第４の信号が、第４の複素関数により修正された前記第２のステレオ信号を有し、前記第２の信号が、第２の複素関数により修正された前記第１のステレオ信号を有する、当該第２の加算手段と、
を有し、
前記第１の関数が、第１の関数部分及び第２の関数部分を有し、前記空間的パラメータが、前記第１のステレオ信号における前記リアチャネルの寄与が前記第１のステレオ信号における前記フロントチャネルの寄与と比較して増大することを示す場合に、前記第２の関数部分の出力が増大し、前記第２の関数部分が、プラスマイナス９０度に実質的に等しい位相シフトを有する、
デバイス。
【請求項１０】
Ｎチャネルオーディオ信号を第１のステレオ信号及び第２のステレオ信号を有するステレオダウンミックス信号並びに空間的パラメータに符号化するエンコーダと、
前記ステレオダウンミックス信号を処理する請求項９に記載のデバイスと、
を有するエンコーダ装置。
【請求項１１】
第１のステレオ信号及び第２のステレオ信号を有するステレオダウンミックス信号を処理する方法において、請求項１ないし８のいずれか一項に記載の方法による処理演算を逆変換するステップを有する方法。
【請求項１２】
第１のステレオ信号及び第２のステレオ信号を有するステレオダウンミックス信号を処理するデバイスにおいて、請求項１ないし８のいずれか一項に記載の方法による処理演算を逆変換する手段を有するデバイス。
【請求項１３】
第１のステレオ信号及び第２のステレオ信号を有するステレオダウンミックス信号を処理する請求項１２に記載のデバイスと、
前記処理されたステレオ信号をＮチャネルオーディオ信号に復号するデコーダと、
を有するデコーダ装置。
【請求項１４】
請求項１０に記載のエンコーダ装置と請求項１３に記載のデコーダ装置とを有するオー
ディオシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−３９５３５（Ｐ２０１１−３９５３５Ａ）
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０７９７９（Ｐ２０１０−２０７９７９）
【出願日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【分割の表示】特願２００７−５２０９４３（Ｐ２００７−５２０９４３）の分割
【原出願日】平成１７年７月７日（２００５．７．７）
【出願人】（５９００００２４８）コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ (12,071)
【出願人】（５０６４２７９９０）コディング テクノロジーズ エイビー (24)
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【分割の表示】特願２００７−５２０９４３（Ｐ２００７−５２０９４３）の分割
【原出願日】平成１７年７月７日（２００５．７．７）
【出願人】（５９００００２４８）コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ (12,071)
【出願人】（５０６４２７９９０）コディング テクノロジーズ エイビー (24)
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