JPH08501666A - 数個の相互依存チャンネルのデジタル信号の送信及び／又は記憶時のデータ整理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 数個の相互依存したチャンネルのデジタル信号の送信及び／又は記憶時のデータ整理の方法が記載される。各チャンネルからの信号は互いに独立ではないので、送信中に更にデータ量の縮小が可能である。２つのステレオチャンネルからの信号の符号化のための公知の方法においては、好ましくない信号構成の場合は、符号化過程により干渉が生じ得、チャンネルに実際に存在する信号により隠蔽することができず、その結果聴く楽しみが減殺される。本発明の方法においては、数個のチャンネルの対応するブロックのスペクトル値により、２つのチャンネルの個別の符号化及び結合符号化のためのデータ転送速度の均衡化が行われる。結合符号化のためのデータ転送速度が特定のチャンネルの個別の符号化のためのデータ転送速度を所定値だけ超過しない限り、各チャンネルの結合符号化が行われる。この場合、対応するブロックのスペクトル値は類似しており、結合符号化が好ましい。高度に非類似の信号の場合は、均衡化により、信号の個別の送信になる。確実に干渉が生じないようにするために、数個のチャンネルの結合符号化は一時的に利用されない。

Description

【発明の詳細な説明】発明の名称 数個の相互依存チャンネルのデジタル信号の送信及び／又は記憶時のデータ整理 方法技術分野 本発明は、数個の相互依存チャンネルのデジタル信号の送信及び／又は記憶時 のデータ整理方法に関する。 オーディオ信号が周波数符号化して送信される方法は、例えば、ＰＣＴ公報WO 88/001811及びWO 89/08357から公知であり、本明細書中で説明されていない用 語については、これらの文書を参照されたい。 送信されるべき信号のビットストリーム及び符号器の設計については、標準化 委員会である国際標準化機構（ＩＳＯ）の動画エキスパートグループ（ＭＰＥＧ ）がＩＳＯ規格１１１７２〜３を確立した。 デジタルオーディオ信号のデータ整理される符号化の多くの公知の方法では、 周波数領域の信号を符号化し、時間領域から（スペクトル値での）周波数領域送 信に、好適なイメージング方法、例えば、ＦＦＴ、ＤＣＴ、ＭＤＣＴ、ポリフェ ースフィルタバンク又はハイブリッドフィルタバンクを用いる。 これらの方法では、人間の聴覚の性質に関して、信号冗長度及び散布度の高度 の利用が可能となる。もし、数個のチャンネルの信号の送信において、信号が、 互いに独立でなければ、送信されるべきデータ量をさらに縮小することが可能で ある。この前提条件 は、例えば、４チャンネルステレオ又はステレオオーディオ信号のチャンネルの 場合に満たされる。 最近、数個のチャンネルの送信用の国際規格の発展のために、更なる作業がな された。出版物"MUSICAM-Surround： A Universal Multi-channel CodingSystem Compatible with ISO 11172-3"，93rd AESConvention，1992，San Franciscoに よれば、５つのチャンネルまでの送信方法が提案されている。例えば、２つのス テレオチャンネルとさらに一つの中間チャンネル及び２つの側部チャンネル（３ ／２ステレオ）、あるいは、２つのステレオチャンネルと３つのコメンタリチャ ンネルが送信可能である。またこの方法では、信号は、各個別のチャンネルにお いて、相互依存関係にある。従来技術 ステレオオーディオ信号の２チャンネル間での冗長度／散布度の利用方法は、 J.D. Johnstonによる出版物、"Perceptual Transform Coding of WidebandStere o Signals"，ICASSP 89に記述されている。左右のチャンネルに代わるこのいわ ゆるＭ／Ｓ符号化（中間部／側部符号化）においては、ステレオ信号の和（中間 部）と差（側部）が符号化される。これにより、送信されるデータの量が節約さ れる。 ２つのステレオチャンネルの信号の依存関係は、ICASSP会報、１９９１年、第 ３６０１〜３６０４頁の"Subband Coding of Stereophonic Digital AudioSigna ls"から公知の強度ステレオ法においても利用さ れている。この方法においては、モノラル信号と信号の左／右の分布に関するも う一つの情報が送信される。 両方の方法において、好ましくない信号構成の場合は、かなりの干渉が生じ得 る。例えば、Ｍ／Ｓ符号化において左右のチャンネルの信号構成が大きく違って いる場合は、チャンネル中に存在する信号によって隠蔽不可能な欠陥をもたらす 。したがって、例えば、ほとんど右チャンネルにのみ含まれる音量の大きなサキ ソフォンの信号は、左側チャンネルに干渉を起こすが、それは隠蔽されず、した がって、はっきりと聞こえる。強度ステレオ法を用いる時は、もし左右のチャン ネルが大きく異なるスペクトル構成を有していれば、３次元の音感が乱される。 かくして、公知の方法は、好ましくない信号構成が予期されない場合にのみ、 あるいは、データ量を縮小するために干渉やノイズを甘受することが可能である 場合にのみ、使用可能となる。さらに、公知の方法は、ステレオ符号化にのみ、 限定されている。発明の開示 本発明の課題は、数個の相互依存チャンネルのデジタル信号を送信及び／又は 記憶する場合に、データを整理する方法であって、異なるチャンネルの信号の依 存関係を利用し、送信される信号に対する主観的に認知可能な干渉をもたらさな い方法を提供することである。この課題は、請求の範囲第１項の特徴を有する方 法により解決される。 本発明によれば、異なるチャンネルの信号は、初めに、スペクトル領域に通さ れる。次に、数個のチャンネルの対応するブロックのスペクトル値により、チャ ンネルの個別の符号化、即ち、各チャンネルの単一符号化（monocoding）のため の、ならびに数個のチャンネルの結合符号化（joint coding）のための必要なデ ータ転送速度の均衡化が行われる。特定のチャンネルの結合符号化は、結合符号 化のためのデータ転送速度が、各チャンネルの個別符号化のためのデータ転送速 度を所定値超過しない限り行われる。この場合、対応するブロックのスペクトル 値は、類似のものとなり、結合符号化（joint coding）が好ましいのである。 結合符号化のためのデータ転送速度が、単一符号化のためのデータ転送速度を 所定値だけ超過すると、各チャンネルの単一符号化が行われる。この場合、各チ ャンネルの対応するブロックのスペクトル値は、類似していないので、符号化過 程により対応するブロックにこれらのチャンネルに実際存在する信号によって隠 蔽する事ができない欠陥を生じないためには、非常に高いデータ転送速度が必要 とされるであろう。そのような妨害欠陥を信頼性良く回避する目的で、本発明の 方法においては、一時的に、結合符号化が使用されない。 本発明の更なる展開は、従属項において、特徴づけられる。 請求の範囲第２項によれば、単一符号化及び／又は結合符号化のための必要な データ転送速度の均衡化の ために、エスチメータＳＦが形成されるが、該エスチメータＳＦは符号化法があ らかじめ決まっている場合、該符号化法により生じる干渉を該監視閾値以下に保 つために、各サンプルはどのビット数で符号化されなければならないかを示す。 個別の周波数帯域に固定されたビット割り当てを提供する符号化法においては 、エスチメータをあらかじめ算出することが可能である（例えば、Theile G.,St oll G. Link M. Low bit-rate coding of highquality audio signals, in EBU Review No. 230,1988, pp 158-181参照）。 ＰＣＴ公報WO 88/001811に記載されているように、可変ビット数を有するコー ド化法の場合は、エスチメータ（ＳＦ）は、対応する方法に合うように選択され なければならない。好ましいエスチメータは下記において与えられる。 かくして、本発明の方法においては、数個のチャンネルの可能な符号化法、即 ち、単一符号化及び結合符号化のＳＦは、ブロック毎に比較される。該比較に基 づいて、数個のチャンネルの単一符号化又は結合符号化が信号に対して実行され るべきか否かについて決定がなされる。 単一符号化及び／又は結合符号化のエスチメータを比較するときは、請求の範 囲第３項によれば、信号の個別符号化のための必要なデータ転送速度が、特定の チャンネルのエスチメータの合計から得られる。 ２つのチャンネルのステレオ符号化の場合は、例え ば、個別符号化のためのエスチメータＳＦ（ＬＲ）は、左（Ｌ）及び右（Ｒ）の チャンネルからのエスチメータＳＦ（Ｌ）及びＳＦ（Ｒ）を加算することにより 形成される。 方法の有利な展開においては、請求の範囲第４項によれば、チャンネルの結合 符号化は、入力信号の線形結合（マトリクス化）の形成を通じて行われる。信号 の復号化に続いて、マトリクス化が再び取り消される（脱マトリクス化）。２つ のステレオチャンネルを送信するときは、符号化は、中間部／側部（Ｍ／Ｓ）ス テレオ符号化により行われる。この符号化においては、左右のチャンネルの代わ りに、左右のチャンネルからの信号の和（中間部）及び差（側部）が符号化され 、それが送信されるべきデータ量の節約ももたらす。 請求の範囲第５項によれば、チャンネルＫｉ，Ｋｊ，Ｋｋ等からの信号の結合 符号化のための必要なデータ転送速度のエスチメータＳＦ（Ｍｉｊｋ）は、Ｍｉ をｉ番目のマトリックスチャンネルとして、エスチメータＳＦ（Ｍｉ）、ＳＦ（ Ｍｊ）、ＳＦ（Ｍｋ）の加算により形成される。 ２つのステレオチャンネルを符号化するときに、信号の結合符号化のための必 要なデータ転送速度のエスチメータは、中間部信号（Ｍ）及び側部信号（Ｓ）の ＳＦの合計により得られる。中間部信号は、関係 び右のチャンネルの信号（Ｒ）から形成され、側部の信号（Ｓ）は、関係 請求の範囲第６項の本発明の有利な展開においては、必要なデータ転送速度の 均衡化の前に、符号化に必要な精度が確立され、この目的のために、最大許容干 渉度があらかじめ決定される。いずれのチャンネルにおいても、発生する干渉は 、この許容干渉度を越えてはならない。 ２つのステレオチャンネルの符号化の場合は、両方のチャンネル用の特定の信 号の関数として、この条件を保証する音響モデルから前記監視閾値が算出される 。２つの算出された監視閾値から、両方のチャンネルの符号化のための最小閾値 が利用される。この方法により、許容された干渉度又はノイズ信号が決して超過 されないことを確実にする。 請求の範囲第７項に係る発明の有利な更なる展開においては、いわゆる永続エ ントロピー（ＰＥ）が、エスチメータに用いられる。オーディオ信号のＰＥは、 主観的に認知しうる変化なしにオーディオ信号を符号化及び復合化する事ができ るために所定の符号化に必要とされる最小データ転送速度である。ＰＥの決定は 、例えば、J.D. Johnston，Estimationof Perceptual Entropy， Using Noise M askingCriteria，ICASSP 1988，pp 2524-2527に記述されている。 請求の範囲第８項によれば、必要なデータ転送速度の均衡化は、関係ＳＦ（Ｍ ｉｊｋ．．．）＜Ｃ₁ＳＦ（Ｋｉ、Ｋｊ、Ｋｋ．．．）＋Ｃ₂、（式中Ｃ₁及びＣ₂ は、あらかじめ決定しうる定数である）により行われる。特定のチャンネルの対 応するブロックからのスペクトル値が、示された関係を満たすならば、結合符号 化が行われる。２つのチャンネルのステレオ符号化の場合には、関係は、ＳＦ（ ＭＳ）＜Ｃ₁ＳＦ（ＬＲ）＋Ｃ₂である。 定数Ｃ₁及びＣ₂が小さければ小さいほど、結合符号化の条件を満たすためには 、各チャンネルからの信号のスペクトル値はより類似していなければならない。 符号化中に別のチャンネルにより生じる干渉信号が、該チャンネルに実際に存在 する信号により、隠蔽される蓋然性は対応して増大する。定数Ｃ₁及びＣ₂の好ま しい値は、請求の範囲第９項及び第１０項で与えられている。 本発明の本質的に有利な点は、送信法の複雑さにおける注目に値するいかなる 増大もなしに、更なるデータ整理が得られるという点である。各々の場合におい て異なるチャンネルにある数個のチャンネルの結合符号化により生じ得る欠陥を 信頼性良く回避することが可能である。本発明の方法は、使用される符号化法の 特殊な構成とは独立であり、したがって普遍的に用いうるものである。本方法は 、単に送信側に少数必要とされる符号器において追加の信号処理を要するのみで あり、最終消費者により多数用いられる復号器におい てはそうではない。図面の簡単な説明 本発明の方法は、以下に図面に基づき説明するが、該図面においては、図示の 容易さのために、２つのステレオチャンネルの符号化が例として用いられている 。図面は、ステレオ符号化のためのスイッチオン基準を決定するブロック回路図 である。発明の実施法 ステレオ源の左右のチャンネルからのステレオ信号のサンプルＬ（ｔ）及びＲ （ｔ）は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を用いてブロック毎に時間領域からスペ クトル値Ｌ（ｆ）、Ｒ（ｆ）の周波数領域に通され、後者から両チャンネル用の 監視閾値（１ａ，１ｂ）が算出される。 その後、必要なデータ転送速度の均衡化のために、一方では、個別符号化そし て他方では結合符号化のために、エスチメータが決定される。図示された好まし い態様においては、永続エントロピー（ＰＥ）がエスチメータとして用いられて いる。 個別符号化のためのＰＥ（ＬＲ）を決定するために、ＰＥは、各場合において 、算出された監視閾値を用いて、左右のチャンネル用に別々（２ａ，２ｂ）に決 定される。全体のＰＥ（ＬＲ）は、合計によりそれから得られる：ＰＥ（ＬＲ） ＝ＰＥ（Ｌ）＋ＰＥ（Ｒ）（３）。 ２つのチャンネルの結合符号化のＰＥ（ＭＳ）の決定のために、スペクトル値 は、該好ましい態様におい ては、中間部／側部マトリクス化（４）を受ける。この目的のために、中間部信 号は、関係： 関係： 該２つのチャンネル（１ａ，１ｂ）の監視閾値の計算から最小サイズに基づい て、信号のＰＥの次の決定がなされる。 この最小監視閾値により、中間部信号及び側部信号のＰＥは、別々（６ａ，６ ｂ）に決定される。 ステレオ符号化のための結合ＰＥ（ＭＳ）は、それらから、合計：ＰＥ（ＭＳ ）＝ＰＥ（Ｍ）＋ＰＥ（Ｓ）（７）により得られる。 最後に、必要なデータ転送速度（８）の均衡化が行われる。条件ＰＥ（ＭＳ） ＜Ｃ₁ＰＥ（ＬＲ）＋Ｃ₂が満たされた場合、オーディオ信号はステレオ符号化さ れる。もし、条件が満たされなければ、符号化の結果としての妨害欠陥を回避す るためにステレオ符号化は行われない。 上述の実施例は、決して特殊な符号化法への制限を構成するものではない。実 際は、本発明の方法は、特定の符号化法から独立に普遍的に用いうるものである 。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 サイツェル ディータ ドイツ連邦共和国 デーエー―91054 エ アランゲン フンボルドゥシュトラーセ 14 (72)発明者 ブランデンブルグ カール−ハインツ ドイツ連邦共和国 デーエー―91054 エ アランゲン ハーグシュトラーセ 32 (72)発明者 エーベルライン エアンストゥ ドイツ連邦共和国 デーエー―91091 グ ローセンゼーバッハ ヴァルトゥシュトラ ーセ 28 ベー 【要約の続き】 ない。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．数個の相互依存したチャンネルからのデジタルオーディオ信号の送信及び／ 又は記憶時のデータ整理の方法であって、時間領域からの信号のサンプルがブロ ック毎に（スペクトル値の）周波数領域に通され、該スペクトル値は心理音響学 的モデルにより決定された監視閾値を考慮に入れて符号化され、送信及び／又は 記憶され、復号されそして数個のチャンネルで時間領域に再送信される方法にお いて、数個のチャンネルの対応するブロックのスペクトル値により、チャンネル の個別の符号（monocoding）のためのそしてチャンネル信号の結合符号化のため の必要なデータ転送速度の均衡化が行われ、チャンネル信号の結合符号化は、該 結合符号化のためのデータ転送速度が２つのチャンネルの個別の符号化のための データ転送速度を所定値だけ超過していない限りで行われること特徴とする方法 。 ２．必要なデータ転送速度の均衡化のために、所定の符号化法にとって、該方法 により生じる干渉を前記監視閾値以下に保つために、ブロック当たりどのビット 数が必要であるかを示すエスチメータ（ＳＦ）が形成されることを特徴とする請 求の範囲第１項記載の方法。 ３．チャンネル信号の個別の符号化のための必要なデータ転送速度のエスチメー タ（ＳＦ（Ｋｉ、Ｋｊ、Ｋｋ．．．））は、各チャンネル（Ｋｉ、Ｋｊ、等）か らの信号のエスチメータ（ＳＦ（Ｋｉ）、ＳＦ （Ｋｊ）．．．）の加算により形成されることを特徴とする請求の範囲第２項記 載の方法。 ４．結合符号化は、入力信号の線形結合（マトリクス化）の形成により行われ、 これらは、復号化過程（脱マトリクス化）中に取り消されることを特徴とする請 求の範囲第３項記載の方法。 ５．チャンネル（Ｋｉ、Ｋｊ、Ｋｋ．．．）からの信号の結合符号化のための必 要なデータ転送速度のエスチメータ（ＳＦ（Ｍｉｊｋ．．．））は、Ｍｉがｉ番 目のマトリクス化されたチャンネルを表すエスチメータ（ＳＦ（Ｍｉ）、ＳＦ（ Ｍｊ）、ＳＦ （Ｍｋ）．．．）の加算により形成されることを特徴とする請求 の範囲第２項乃至第４項のいずれか１項に記載の方法。 ６．各チャンネルの復号化された信号にとって、許容最大干渉度があらかじめ決 定されており、該最大許容干渉度にとって、各チャンネルの特定の監視閾値が算 出され、結合符号化のためのエスチメータの決定のために使用されることを特徴 とする請求の範囲第１項乃至第５項のいずれか１項に記載の方法。 ７．オーディオ信号の永続エントロピー（ＰＥ）がエスチメータとして使用され る請求の範囲第２項乃至第６項のいずれか１項に記載の方法。 ８．下記の条件ＳＦ（Ｍｉｊｋ．．．）＜Ｃ₁ ＳＦ（Ｋｉ、Ｋｊ、Ｋｋ．．． ）＋Ｃ₂（式中Ｃ₁及びＣ₂はあらかじめ決定しうる定数である）が満たされる場 合、数個のチャンネル（Ｋｉ、Ｋｊ、Ｋｋ ．．．）の信号の結合符号化が行われることを特徴とする請求の範囲第３項乃至 第７項のいずれか１項記載の方法。 ９．前記定数Ｃ₁は、値１と２の間にあることを特徴とする請求の範囲第８項記 載の方法。 １０．前記定数Ｃ₂は、ゼロであることを特徴とする請求の範囲第８項又は９項 記載の方法。