(57)【要約】【課題】  本発明は、最大で５．１スピーカーシステムでのステレオサウンドの再生における問題を解決する。それは、又、計算及びメモリ利用の観点におけるスケーラビリティの問題を解消する。【解決手段】  本発明は、異なる周波数バンドを別々に操作することを可能とするためにマルチバンド処理を採用している。このことは、任意の時間において１個を超える支配的な信号が存在する場合により良いチャンネル分離を達成する。周波数バンドの数が増加するに従い、支配的なバンドが異なる周波数バンドに該当する機会が増加するので、デコーディングの不明確性が減少される。複数の支配的な信号の問題は、更に、１個の支配的な中央信号が存在する場合にサラウンド信号の遅い減衰を導入することにより減少され且つその逆も又真である。このことは、全ての支配的な信号が常時アクティブではないという仮定に基づいている。【選択図】      図４
2006203906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
左チャンネル、右チャンネル、中央チャンネル、左サラウンドチャンネル及び右サラウンドチャンネルを有する複数個のチャンネル上でプレイバックするために左入力信号と右入力信号とを具備するステレオオーディオ入力を処理するためのサラウンドサウンドデコーディングユニット用のチャンネル合成プロセッサにおいて、
複数個の周波数サブバンドの各々が左サブバンド信号と右サブバンド信号とを有している複数個の周波数サブバンドへ前記左及び右入力信号を受取り、分割し且つフィルタするためのバンド分割用フィルタバンク、
前記複数個の周波数サブバンドに対応する複数個のシングルバンド合成構造であって、複数個のサブバンドチャンネルへ処理するための前記周波数サブバンドの各々から対応する左及び右サブバンド信号を受取るための前記シングルバンド合成構造の各々が、左サブバンドチャンネルと、右サブバンドチャンネルと、中央サブバンドチャンネルと、左サラウンドサブバンドチャンネルと、右サラウンドサブバンドチャンネルとを有している複数個のシングルバンド合成構造、
を有しており、各シングルバンド合成構造の前記複数個のサブバンドチャンネルの各対応するサブバンドチャンネルが前記サラウンドサウンドデコーディングユニットの前記複数個のチャンネルの対応するチャンネルにおいて再生するためにミキサー内において合計されることを特徴とするチャンネル合成プロセッサ。
【請求項２】
請求項１において、前記左及び右入力信号が処理の前にハイパスフィルタによってフィルタされることを特徴とするチャンネル合成プロセッサ。
【請求項３】
請求項１において、前記左及び右入力信号が、低周波数効果チャンネルを発生させるためにローパスフィルタによって合計され且つフィルタされることを特徴とするチャンネル合成プロセッサ。
【請求項４】
請求項１において、前記シングルバンド合成構造が、
ＧLR，Ｇc，ＧS，ＧRS，ＧLSを包含する複数個のゲイン値を決定するためのゲイン制御ユニット、
前記左サブバンドチャンネル及び右サブバンドチャンネルを発生させるために夫々前記左サブバンド信号及び右サブバンド信号をＧLRで夫々増幅させるための複数個の増幅器、
を有しており、
ＧLRが左右ゲインであり、Ｇcが中央ゲインであり、ＧSがサラウンドゲインであり、ＧRSが右サラウンドゲインであり、ＧLSが左サラウンドゲインである、ことを特徴とするチャンネル合成プロセッサ。
【請求項５】
請求項４において、前記中央サブバンドチャンネルが、Ｇcで増幅させる前に前記左サブバンド信号及び右サブバンド信号を合計することによって発生されることを特徴とするチャンネル合成プロセッサ。
【請求項６】
請求項４において、前記左サラウンドサブバンドチャンネルが、ＧSによって次いでＧRSによって増幅される前記左サブバンド信号と右サブバンド信号との間の差によって発生されることを特徴とするチャンネル合成プロセッサ。
【請求項７】
請求項４において、前記右サラウンドサブバンドチャンネルが、ＧS次いでＧLSによって増幅される前記左サブバンド信号と右サブバンド信号との間の差によって発生されることを特徴とするチャンネル合成プロセッサ。
【請求項８】
請求項４において、前記ゲイン制御ユニットが、
前記複数個のゲイン値ＧLR，ＧC，ＧS，ＧRS，ＧLSを計算するためのスレッシュホールド検知及びゲイン調節計算（ＴＤＧＣ）ユニット、
前記左及び右サブバンド信号をバッファする手段、
バッファ処理の後に前記左及び右サブバンド信号をウインドウ処理する手段、
左累積値ＭL及び右累積値ＭRを発生するためにウインドウ処理の後に前記左及び右サブバンド信号を累積する手段、
全相関値ＡT及び差相関値ＡDを発生させるためにバッファした後に前記左及び右サブバンド信号を自己相関させる手段、
を有していることを特徴とするチャンネル合成プロセッサ。
【請求項９】
請求項８において、前記左サブバンド信号が前記左累積値ＭLを発生させるために最初に｜Ｌ＋αＲ｜の初期的バッファ処理を経験し、且つ前記右サブバンド信号が前記左累積値ＭLを発生させるために最初に｜Ｒ＋αＬ｜の初期的バッファ処理を経験し、Ｌが左サブバンド信号であり、Ｒが右サブバンド信号であり、αが０から０．４の範囲で変化する制御パラメータである、ことを特徴とするチャンネル合成プロセッサ。
【請求項１０】
請求項８において、前記左及び右サブバンド信号が前記全相関値ＡTを発生する前に加算され、且つ前記左及び右サブバンド信号が前記差相関値ＡDを発生するために減算されることを特徴とするチャンネル合成プロセッサ。
【請求項１１】
請求項８において、ＧRS及びＧLSを発生するために第一組の制御パラメータを使用することを特徴とするチャンネル合成プロセッサ。
【請求項１２】
請求項８において、ＧLR，ＧC，ＧSを発生するために第二組の制御パラメータを使用することを特徴とするチャンネル合成プロセッサ。
【請求項１３】
左チャンネルと、右チャンネルと、中央チャンネルと、左サラウンドチャンネルと、右サラウンドチャンネルとを有する複数個のチャンネル上でプレイバックさせるために左入力信号と右入力信号とを具備するステレオオーディオ入力を処理する方法において、
（ａ）各々が左サブバンド信号と右サブバンド信号とを有している複数個の周波数サブバンドへ前記左及び右入力信号を分割し、
（ｂ）前記左サブバンド信号及び前記右サブバンド信号を左サブバンドチャンネルと右サブバンドチャンネルと中央サブバンドチャンネルと左サラウンドサブバンドチャンネルと右サラウンドサブバンドチャンネルとを有する複数個のサブバンドチャンネルへ処理し、
（ｃ）前記複数個のチャンネルの対応するチャンネルにおいて再生させるために対応する複数個のサブバンドチャンネルの各々を合計させる、
上記各ステップを有していることを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１３において、前記左及び右入力信号が処理の前にハイパスフィルタによってフィルタされることを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１３において、前記左及び右入力信号が、低周波数効果チャンネルを発生するために、加算され且つローパスフィルタによってフィルタされることを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１３において、ステップ（ｂ）が、
（ｂ１）前記左サブバンドチャンネル及び右サブバンドチャンネルを発生させるために前記左サブバンド信号及び右サブバンド信号を左右ゲインＧLRで夫々増幅させる、
ことを包含していることを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１３において、ステップ（ｂ）が、
（ｂ２）前記中央サブバンドチャンネルを発生させるために前記左サブバンド信号と右サブバンド信号との和を中央ゲインＧCで増幅させる、
ことを包含していることを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１３において、ステップ（ｂ）が、
（ｂ３）前記左サラウンドサブバンドチャンネルを発生させるために前記左サブバンド信号と右サブバンド信号との間の差をサラウンドゲインＧS及び右サラウンドＧRSで増幅させる、
ことを包含していることを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１３において、ステップ（ｂ）が、
（ｂ４）前記右サラウンドサブバンドチャンネルを発生させるために前記左サブバンド信号と右サブバンド信号との間の差をサラウンドゲインＧS及び左サラウンドＧLSで増幅させる、
ことを包含していることを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１３において、前記左及び右サブバンド信号が、夫々、左累積値ＭL及び右累積値ＭRを発生させるために、バッファ処理され、ウインドウ処理され、累積され、且つ前記左及び右サブバンド信号が、夫々、全相関値ＡT及び差相関値ＡDを発生させるために、バッファされ、ウインドウ処理され、自己相関される、ことを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項２０において、前記左サブバンド信号が、前記左累積値ＭLを発生させるために最初に｜Ｌ＋αＲ｜の初期的バッファ処理を経験し、且つ前記右サブバンド信号が前記左累積値ＭLを発生させるために最初に｜Ｒ＋αＬ｜の初期的バッファ処理を経験し、Ｌが左サブバンド信号であり、Ｒが右サブバンド信号であり、αが０から０．４の範囲で変化する制御パラメータであることを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項２０において、前記左及び右サブバンド信号が前記全相関値ＡTを発生させる前に加算され、且つ前記左及び右サブバンド信号が前記差相関値ＡDを発生させる前に減算されることを特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項２２において、ゲインＧLR，ＧC，ＧSのうちの１つに対応するサブバンドチャンネルが支配的である場合にゲインＧLR，ＧC，ＧSのうちの１つがインクリメントされ、一方他の２つのゲインがデクリメントされることを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項２３において、相関係数ＡT／ＡDが中央サブバンドチャンネルに対する上側スレッシュホールド値よりも大きい場合にＧCがインクリメントされることを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項２３において、相関係数ＡT／ＡDが前記サラウンドサブバンドチャンネルに対する上側スレッシュホールド値より小さい場合にＧSがインクリメントされることを特徴とする方法。
【請求項２６】
請求項２３において、ゲインＧLR，ＧC，ＧSに対応するサブバンドチャンネルのうちの１個を超えるものが支配的である場合にゲインＧLR，ＧC，ＧSがＧLR，ＧC，ＧSの理想的なゲイン値に向って適宜デクリメント又はインクリメントされることを特徴とする方法。
【請求項２７】
請求項２１において、累積係数ＭR／ＭLがＧRS及びＧLSの比と比較され、且つ累積係数ＭR／ＭLがＧRS及びＧLSの比より大きい場合に、ＧRSがインクリメントされ一方ＧLSがデクリメントされることを特徴とする方法。
【請求項２８】
請求項２１において、累積係数ＭR／ＭLがＧRS及びＧLSの比よりも小さい場合に、ＧRSがデクリメントされ一方ＧLSがインクリメントされることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大略、オーディオ信号後処理に関するものであって、特に、複数個のスピーカーでステレオオーディオコンテントをプレイバックする技術に関するものである。更に詳細には、本発明は、ステレオオーディオ信号から方向キューを検知し且つ２個を超えるスピーカーを使用してサラウンド効果でサウンドを再生する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マルチスピーカーシステムは、今日、オーディオ、ビデオ、エンターテイメントシステムに関して広範に使用可能である。図１に示したようなクワドラティック４スピーカーシステム及び５．１システムは、従来のステレオシステムよりもより楽しいマルチメディア環境を視聴者に提供する。然しながら、このようなマルチスピーカーシステムの利点を完全に使用するものでない大量のステレオオーディオコンテントがストックされており、且つ現在も製造されている。単純なステレオプレイバックよりも一層聞くことの楽しみを与えるためにマルチスピーカーシステムをより良く使用するための試みにおいて困難性が存在していた。
【０００３】
サラウンドサウンドフィールドを形成するために２個を超えるスピーカーを使用してステレオオーディオコンテントをより良く再生させるための試みにおいて多くの方法が開発されている。これらの多くの試みの中で、多くは、２つの信号の間の同相情報が中央前面に配置すべきであり且つ異相情報は後部に押しやるべきであるという考えに従っている。
【０００４】
米国特許第３，９５９，５９０号においては、Ｓｃｈｅｉｂｅｒがステレオオーディオを４個の出力信号へデコーディングするシステムを開示している。このシステムは、第一及び第二出力チャンネルを発生させるためにゲイン制御した第一及び第二入力チャンネルを利用している。第三出力チャンネルは、第一及び第二入力チャンネルを結合することにより発生される。第四出力チャンネルは、第一及び第二入力チャンネルを減算することにより発生される。全ての出力チャンネルはゲイン制御される。ゲイン即ち利得は、２つの入力信号の絶対値の対数値の和及び差を比較することにより派生される。次いで、ゲインの迅速な変動を平滑化させるために平滑化フィルタが使用される。
【０００５】
より良いチャンネル分離を達成するための努力もなされている。米国特許第４，７９９，２６０号において、Ｍａｎｄｅｌｌは、一度にただ１つの支配的な出力信号のみが存在するという仮定に基づいてシステムを開発している。米国特許第４，８６２，５０２号において、Ｇｒｉｅｓｉｎｇｅｒは、ゲインを平滑化させるために単純な対数演算及びローパスフィルタを使用して同様のシステムを開発している。米国特許第５，６６６，４２４号及び第５，６６６，６４０号において、Ｆｏｓｇａｔｅは各チャンネルの出力ゲインを制御するためにサーボ論理回路を使用している。これら全ての開発において、各出力チャンネルのゲイン即ち利得を制御するために、２つの入力信号又は２つの入力信号の和及び差のいずれかの対数値を使用している。これらのアルゴリズムは良好なチャンネル分離を達成するものであるが、比較的高い計算上のコストが懸念を発生させていた。
【０００６】
幾つかの開発では、又、ステレオオーディオをマルチチャンネルオーディオへデコーディングすることに専念している。よりチャンネル分離を目指す代わりに、ステレオコンテントミキサーの意図を変更させるその他の効果が包含されている。米国特許第５，３１９，７１３号において、Ｗａｌｌｅｒは左入力信号と低域通過させた右入力信号とを混合させて左出力信号を発生させ且つ右入力信号と低域通過させた左入力信号とを混合させて右出力信号を発生させている。それは広げられた前部サウンドイメージを与えるものであったがサウンド効果を不自然なものとしていた。米国特許第６，１９８，８２６号において、Ｃｏｗｉｅｓｏｎは２つの入力信号の間の差をフィルタすることにより空間的効果を発生し且つそれを異相で前部及び後部スピーカーの両方へ出力させている。
【０００７】
チャンネル分離又はその他のサウンド効果を介してサウンド品質を改善する幾つかの開発がなされているが、現状では最小且つスケーラブルな計算上のコストで良好なチャンネル分離を達成するステレオオーディオコンテントのマルチスピーカー再生のためのサウンドシステムが未だに欠如している。更に、現状では、１個を超える支配的な信号を有する入力信号に対して効率的な解決方法を提供することが可能なものではない。
【０００８】
従って、既存のシステムの問題を解消するか又はその限界を少なくとも緩和するマルチスピーカープレイバック技術を拡張するための方法及びシステムを提供することの必要性が存在している。
【０００９】
【特許文献１】米国特許第３，９５９，５９０号
【特許文献２】米国特許第４，７９９，２６０号
【特許文献３】米国特許第４，８６２，５０２号
【特許文献４】米国特許第５，６６６，４２４号
【特許文献５】米国特許第５，６６６，６４０号
【特許文献６】米国特許第５，３１９，７１３号
【特許文献７】米国特許第６，１９８，８２６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、以上の点に鑑みなされたものであって、上述した如き従来技術の欠点を解消し、マルチスピーカープレイバックを拡張する方法及びシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
従って、１つの側面においては、本発明は、左チャンネルと、右チャンネルと、中央チャンネルと、左サラウンドチャンネルと、右サラウンドチャンネルとを有する複数個のチャンネル上でプレイバックさせるために左入力信号及び右入力信号を具備するステレオオーディオ入力を処理するためのサラウンドサウンドデコーディングユニット用のチャンネル合成プロセッサを提供するものであって、該チャンネル合成プロセッサは、
各々が左サブバンド信号及び右サブバンド信号を有する複数個の周波数サブバンドへ該左及び右入力信号を受取り、分割し且つフィルタするためのバンド分割用フィルタバンク、
該複数個の周波数サブバンドに対応する複数個のシングルバンド合成構造であって、その各々が左サブバンドチャンネルと、右サブバンドチャンネルと、中央サブバンドチャンネルと、左サラウンドサブバンドチャンネルと、右サラウンドサブバンドチャンネルとを有する複数個のサブバンドチャンネルを処理するために該周波数サブバンドの各々から対応する左及び右サブバンド信号を受取る複数個のシングルバンド合成構造、
を有しており、各シングルバンド合成構造の該複数個のサブバンドチャンネルの各対応するサブバンドチャンネルが該サラウンドサウンドデコーディングユニットの該複数個のチャンネルの対応するチャンネルにおいて再生するためにミキサーにおいて合計されることを特徴としている。
【００１２】
別の側面においては、本発明は、左チャンネルと、右チャンネルと、中央チャンネルと、左サラウンドチャンネルと、右サラウンドチャンネルとを有する複数個のチャンネル上でプレイバックするために左入力信号及び右入力信号を具備するステレオオーディオ入力を処理する方法を提供しており、該方法は、各々が左サブバンド信号及び右サブバンド信号を有している複数個の周波数サブバンドへ該左及び右入力信号を分割し；左サブバンドチャンネルと、右サブバンドチャンネルと、中央サブバンドチャンネルと、左サラウンドサブバンドチャンネルと、右サラウンドサブバンドチャンネルとを有する複数個のサブバンドチャンネルへ該左サブバンド信号及び該右サブバンド信号を処理し、且つ該複数個のチャンネルの対応するチャンネルにおいて再生するために対応する複数個のサブバンドチャンネルの各々を合計する、上記各ステップを有している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
好適実施例に基づいてマルチスピーカープレイバックを拡張する方法及びシステムについて説明する。以下の説明においては、好適実施例を説明するために詳細について説明するが、当業者にとって明らかなように、好適実施例はこのような詳細なしで実施することも可能である。好適実施例を不明瞭なものとすることがないように詳細の幾つかについては長く説明することがない場合がある。
【００１４】
この好適実施例は、最大で５．１スピーカーシステムでのステレオサウンドの再生の問題に対処している。それは既存の方法に対する別の方法として役立つのみならず、１個を超える支配的な信号が存在する場合に改善されたチャンネル分離に対する解決手段を提供している。それは、又、計算及びメモリ利用の観点におけるスケーラビリティの問題に対処している。
【００１５】
本好適実施例は、異なる周波数バンドが別々に操作されることを可能とするためのマルチバンド処理を採用している。このことは、任意の時間において１個を超える支配的な信号が存在する場合により良いチャンネル分離を達成する。周波数バンド即ち帯域の数が増加するに従い、異なる周波数バンドに該当する支配的なバンドの機会が増加するのでデコーディングの不明確さが減少される。１個の支配的な中央信号が存在する場合にサラウンド信号の遅い減衰を導入することにより複数個の支配的な信号の問題は更に減少され且つその逆も又真である。このことは、全ての支配的な信号が常時アクティブなものではないという仮定に基づいている。例えば、会話での中央チャンネルにおいての支配的な信号は単語及び文章の間においてポーズ即ち休止を有している。支配的な信号が中央チャンネル内に存在する場合には、サラウンドチャンネルは短い時間期間内で完全にミュートされるのではなく、遅い減衰が使用され、そのことは中央チャンネルのアクティブでない時間期間中により早い回復を可能とさせる。
【００１６】
Ｎ−２−Ｎマトリクスシステムが、マルチチャンネルオーディオを、オリジナルのマルチチャンネルフォーマットへデコーディングにより戻すことが可能なステレオオーディオへミキシングすることが可能であると主張されている。
【００１７】
以下の例、即ち
Ｌｔ＝Ｌ＋０．７０７Ｃ−０．７０７Ｓ
Ｒｔ＝Ｒ＋０．７０７Ｃ＋０．７０７Ｓ
について考えると、Ｌｔ及びＲｔはエンコーディングした後の左及び右チャンネルであり、Ｌ，Ｒ，Ｃ，Ｓは、夫々、左、右、中央、サラウンドチャンネルである。このサラウンドチャンネルの位相は、通常、エンコーディングの前に９０度だけシフトされている。
【００１８】
デコーディングプロセスは以下のマトリクスをとり、
【００１９】
【数１】
2006203906.tif 000003
【００２０】
尚、Ｇはゲイン即ち利得である。それに加えて、デコーダーの殆どは以下のデコーディング方法を有しており、
【００２１】
【数２】
2006203906.tif 000004
【００２２】
尚、ＧL，ＧR，ＧC，ＧSは、夫々、左、右、中央、サラウンドチャンネルに対するゲインである。
【００２３】
これらのゲインは、２つの入力の間の同相及び異相信号を解析することにより得られる。数学的には、ステレオへミキシングされるとそれを正確なオリジナルのマルチチャンネルオーディオへ再生することは不可能である。むしろ、オリジナルのオーディオ信号の近似がある仮定に基づいて派生される。最も一般的な仮定は、任意の与えられた時間においてただ１つの支配的なオーディオ信号が存在するというものであり、そのことは、しばしば、真実ではない。特定の時間において実際には１個を超える支配的な信号が存在している場合には、この仮定は不正確なデコーディングとなる。例えば、同一の時間において支配的な中央信号と支配的なサラウンド信号とが存在する場合には、デコーダーの殆どは、中央信号及びサラウンド信号を出力する代わりに、左信号及び右信号を出力する。
【００２４】
好適実施例は入力信号を多数の周波数サブバンドへ分割する。次いで、各周波数サブバンドは合成構造によって処理される。この合成構造は、全ての周波数サブバンドにより再使用することが可能である。全てのサブバンドに対し合成構造からの出力を加算することにより、マルチチャンネル出力がスピーカーシステムへ送られる。
【００２５】
シングルバンド合成構造の各々において、左及び右出力がゲインを有する左及び右入力によって得られ、中央出力がゲインを有する左及び右入力の和によって得られ、サラウンド出力がゲインを有する右及び左入力の差によって得られる。ゲインは、更に、２つのサラウンド出力へ適用されてサラウンド情報を左サラウンドと右サラウンドとの間で操作する。該合成構造はこれら全てのゲインを制御するための信号検知及びフィードバックメカニズムを包含している。各出力に対する各周波数サブバンドのゲインは、迅速な変動を回避するために漸進的なインクリメント及びデクリメントを介して規制される。
【００２６】
図１を参照すると、典型的な５．１マルチスピーカーシステム１０の機能的ブロック図が示されている。オーディオビデオソース３０がそのオーディオコンテント３２とビデオコンテント３３とに分割され且つそれらの夫々のオーディオデコーダー３５及びビデオデコーダー３６へ送られる。次いで、ビデオデコーダー３６からの出力は視覚的イメージを与えるためにディスプレイユニット２０へ送られる。デコードされたステレオオーディオコンテントからの左入力信号５及び右入力信号６を有するオーディオデコーダー３５からの出力はサラウンドサウンドデコーディングシステム（ＳＳＤＳ）５０へ送られる。
【００２７】
次いで、ＳＳＤＳ５０は該左及び右入力信号を処理し且つ各々が５．１マルチスピーカーシステムにおける夫々のスピーカー上で再生するための複数個のチャンネルを発生する。最適な位置に坐っている聞き手３がこのような５．１マルチスピーカーシステムを介して再生されるステレオオーディオコンテントを楽しむことが可能であることが意図されている。
【００２８】
夫々のスピーカーによって再生される複数個のチャンネルは、左チャンネル１１、右チャンネル１２、中央チャンネル１３、左サラウンドチャンネル１４、右サラウンドチャンネル１５、低周波数効果（ＬＦＥ）チャンネル１６（サブウーファー）である。
【００２９】
図２を参照すると、ＳＳＤＳ５０は、更に、サラウンドサウンドデコーディングユニット（ＳＳＤＵ）５２を有しており、それは入力として左入力信号５及び右入力信号６を取り且つ複数個のチャンネル、即ち左チャンネル１１、右チャンネル１２、中央チャンネル１３、左サラウンドチャンネル１４、右サラウンドチャンネル１５、低周波数効果チャンネル１６を発生する。
【００３０】
図３を参照すると、ＳＳＤＵ５２はチャンネル合成プロセッサ６０を有しており、それは一対のハイパスフィルタ６３を介して左入力信号５及び右入力信号６を受取る。左入力信号５及び右入力信号６はローパスフィルタ６５においてフィルタ処理する前にミキサーにおいて合計され低周波数効果を発生する。カットオフ周波数は、スピーカー及びサブウーフォーの特性に依存して５０Ｈｚから２００Ｈｚへ変化する場合がある。ＬＦＥチャンネル１６のラウドネス即ち音の大きさを正規化させるために３ｄＢの減衰を実施することが可能である。
【００３１】
図４を参照すると、チャンネル合成プロセッサ６０はバンド分割用フィルタバンク７０を有しており、それは複数個の周波数サブバンドへ分割し且つフィルタするために左入力信号５及び右入力信号６を受取る。該周波数サブバンドの各々は左サブバンド信号５ａと右サブバンド信号６ａとを有している。
【００３２】
周波数サブバンドの数は、割当てられるか又は使用可能な処理又は計算能力に依存して変化する場合がある。システムが有する周波数サブバンドが多ければ多い程、再生の品質は一層高い。
【００３３】
各サブバンドの左サブバンド信号５ａ及び右サブバンド信号６ａがシングルバンド合成構造７２によって処理されて複数個のサブバンドチャンネル信号を発生する。該サブバンドチャンネル信号は、左サブバンドチャンネル１１ａ、右サブバンドチャンネル１２ａ、中央サブバンドチャンネル１３ａ、左サラウンドサブバンドチャンネル１４ａ、右サラウンドサブバンドチャンネル１５ａである。各シングルバンド合成構造７２からの全ての対応するサブバンドチャンネル信号の和が夫々のスピーカーによって再生されるべく夫々の出力チャンネルへ送られる。
【００３４】
シングルバンド合成構造７２の各々は所定の制御パラメータによって制御される。この複数個の周波数サブバンドへ分割させ且つ各周波数サブバンドを更に複数個のサブバンドチャンネル信号に処理させることはバンドを基礎にした操作と呼ぶことが可能である。好適実施例はバンドを基礎にした操作を使用してより良いチャンネル分離を達成し且つ周波数サブバンドの数をスケールダウンすることによって計算能力の限界でのスケーラビリティを容易化させることを可能とする。
【００３５】
図５を参照するとシングルバンド合成構造７２が各サブバンドの左サブバンド信号５ａ及び右サブバンド信号６ａをとり、それらを処理し且つサブバンドチャンネル信号を発生し、それらは左サブバンドチャンネル１１ａ、右サブバンドチャンネル１２ａ、中央サブバンドチャンネル１３ａ、左サラウンドサブバンドチャンネル１４ａ、右サラウンドサブバンドチャンネル１５ａである。
【００３６】
サブバンドチャンネル信号は左サブバンド信号５ａ及び右サブバンド信号をゲイン制御ユニットからの複数個の異なる所定のゲインで増幅させる電圧制御型増幅器８３によって発生される。
【００３７】
左サブバンドチャンネル１１ａは、左サブバンド信号５ａ及び左右ゲインＧLRを使用して発生される。右サブバンドチャンネル１２ａは、右サブバンド信号６ａ及び左右ゲインＧLRを使用して発生される。
【００３８】
中央サブバンドチャンネル１３ａは、中央ゲインＧCでの左サブバンド信号５ａ及び右サブバンド信号６ａの和を使用して発生される。結果的に得られる信号は、更に、ミキサーによって統合される前に３ｄＢだけ減衰させることが可能である。
【００３９】
左サラウンドサブバンドチャンネル１４ａは、サラウンドゲインＧSで増幅され次いで更に右サラウンドゲインＧRSを使用して増幅された左サブバンド信号５ａ及び右サブバンド信号６ａの和を使用して発生される。該信号は、又右サラウンドゲインＧRSによって増幅される前に３ｄＢだけ最初に減衰させることが可能である。右サラウンドサブバンドチャンネル１５ａはサラウンドゲインＧSで増幅され次いで、更に、左サラウンドゲインＧLSを使用して増幅された左サブバンド信号５ａ及び右サブバンド信号６ａの和を使用して発生される。該信号は、又、左サラウンドゲインＧLSで増幅される前に３ｄＢだけ最初に減衰させることが可能である。
【００４０】
該信号のうちの幾つかの３ｄＢの減衰は、左サブバンド信号５ａ及び右サブバンド信号の加算の結果としての信号の振幅を正規化させるためである。
【００４１】
ゲイン制御ユニット８０からのゲインは、左サブバンド信号５ａ及び右サブバンド信号について行った計算により発生される。図６を参照すると、ゲインはスレッシュホールド検知及びゲイン調節計算（ＴＤＧＣ）ユニット８５により発生される。
【００４２】
ＧLS及びＧRSを計算するために、所定のアルゴリズムを有する初期バッファを使用して左サブバンド信号５ａ及び右サブバンド信号をバッファ処理する。該信号は、更に、典型的に、５ｍｓと０．１ｓとの間で変化するバッファ長を使用してバッファ処理する。次いで、バッファ処理した信号は、更に、所定のウインドウのうちのいずれかを使用してウインドウ処理する。低計算能力使用に対して矩形状のウインドウを使用することが可能であり、又は計算能力が問題でない場合にはハミングウインドウ等のより複雑なウインドウを適用することが可能である。バッファ処理され且つウインドウ処理された信号は、次いで、累積され且つＴＤＧＣユニット８５へ送られる。ＴＤＧＣユニット８５へ送られた信号は左累積値ＭL５ｂ及び右累積値ＭR６ｂである。
【００４３】
左累積値ＭL５ｂ及び右累積値ＭR６ｂはＴＤＧＣユニット８５においてスレッシュホールド検知及びゲイン調節計算プロセスを経験しゲインＧLS及びＧRSを発生する。これらのゲインＧLS及びＧRSは、更に、制御ユニットにおける第一組の制御パラメータ９１を使用することにより発生される。この第一組の制御パラメータ９１は少なくともインクリメント及び／又はデクリメント寸法Ｄを有している。
【００４４】
左サブバンド信号５ａをバッファ処理するために使用された初期バッファは、更に、左累積値ＭL５ｂに対して｜Ｌ＋αＲ｜により表わすことが可能である。一方、右サブバンド信号６ａをバッファするために使用される初期バッファは右累積値ＭR６ｂに対して｜Ｒ＋αＬ｜により表わすことが可能である。尚、αは０から０．４へ変化する制御パラメータである。
【００４５】
ＧLR，ＧC，ＧSを計算するために、左サブバンド信号５ａ及び右サブバンド信号６ａが最初に使用されて全相関値ＡT１７及び差相関値ＡD１８を発生する。全相関値ＡT１７及び差相関値ＡD１８は、次いで、ＴＤＧＣユニット８５へ送られ、そこでスレッシュホールド検知及びゲイン調節計算プロセスが使用されてＧLR，ＧC，ＧSを計算する。これらは、第二組の制御パラメータ９２と共に、ゲインＧLR，ＧC，ＧSに対して制御ユニットにおいて使用される。
【００４６】
左サブバンド信号５ａ及び右サブバンド信号６ａは、最初に、典型的に５ｍｓと０．１ｓとの間で変化するバッファ長のバッファ処理を経験する前に合計される。次いで、バッファされた信号が、更に、所定のウインドウのうちのいずれかを使用してウインドウ処理される。低い計算能力の使用の場合に矩形状のウインドウを使用することが可能であり、又は、計算能力が問題でない場合にはより複雑なハミングウインドウを使用することが可能である。合計され、バッファ処理され且つウインドウ処理された信号は、次いで、相関されて全相関値ＡT１７を発生する。
【００４７】
差相関値ＡD１８を発生するために、左サブバンド信号５ａが右サブバンド信号６ａから減算され、次いで、自己相関を経験する前に、同様の態様でバッファ処理され且つウインドウ処理される。
【００４８】
図７Ａ及び図７Ｂを参照すると、ゲインＧLR，ＧC，ＧSを計算するための詳細な計算が示されている。ゲイン値は、強い支配的な信号が存在する場合に次第に最大値に向って増加され、一方、明らかな支配的な信号が存在しない場合には、理想的なゲイン値が計算され且つそのゲイン値は次第に理想的なゲイン値に向って増加される。強い中央信号が存在する場合にはサラウンドチャンネルに対してより遅い減衰が導入され且つその逆も又真である。
【００４９】
第二組の制御パラメータ９２は以下のものを有している。
【００５０】
ＩC：中央チャンネルに対するインクリメントの値
ＤC：中央チャンネルに対するデクリメントの値
ＤSC：ＤCよりも２乃至５倍より小さいなものとすることが可能な遅い遅延での中央チャンネルに対するデクリメントの値
ＵC：中央チャンネルに対する上側スレッシュホールド値
ＬC：中央チャンネルに対する下側スレッシュホールド値
ＳC：中央チャンネルに対する上側及び下側スレッシュホールド値の間の差
ＩS：サラウンドチャンネルに対するインクリメントの値
ＤS：サラウンドチャンネルに対するデクリメントの値
ＤSS：ＤSよりも２乃至５倍より小さいなものとすることが可能な遅い減衰でのサラウンドチャンネルに対するデクリメントの値
ＵS：サラウンドチャンネルに対する上側スレッシュホールド値
ＬS：サラウンドチャンネルに対する下側スレッシュホールド値
ＳS：サラウンドチャンネルに対する上側及び下側スレッシュホールド値の間の差
ＩLR：左及び右チャンネルに対するインクリメントの値
ＤLR：左及び右チャンネルに対するデクリメントの値
図７Ａ及び図７Ｂにおける論理の流れは、現在のゲイン値をとり且つ自己相関器からの出力、即ちＡT１７及びＡD１８を解析した後にそれらを調節することによって次のゲイン値を決定する。
【００５１】
図７Ａ及び図７Ｂを参照すると、計算の論理の流れは以下の如くである。
【００５２】
【数３】
2006203906.tif 000005
【００５３】
【数４】
2006203906.tif 000006
【００５４】
ゲインＧLR，ＧC，ＧSを計算するための論理の流れを要約すると、これらのサブバンドチャンネルのうちの１つが支配的である場合には、そのサブバンドチャンネルに対するゲインはインクリメントされ、一方他の２つのゲインはデクリメントされる。
【００５５】
相関係数ＡT／ＡDがＵC（条件１）よりも大きい場合には、中央サブバンドチャンネル１３ａが支配的であり且つＧCがインクリメントされ、一方ＧLR及びＧSがデクリメントされる。
【００５６】
相関係数ＡT／ＡDの値がＬCとＵCとの間である場合には（条件２）、左サブバンドチャンネル１１ａ、右サブバンドチャンネル１２ａ、中央サブバンドチャンネル１３ａが支配的な特性を示している。次いで、ＧLRが理想的なＧLRの値（条件２ａ，２ｂ）と比較され且つその理想的な値に向って適宜デクリメント（式２．１）又はインクリメント（式２．２）される。ＧCも理想的なＧC値（条件２ｃ，２ｄ）と比較され且つその理想的な値に向って適宜デクリメント（式２．３）又はインクリメント（式２．４）される。ＧSもデクリメントされる。
【００５７】
相関係数ＡT／ＡDがＵS（条件３）より小さい場合には、左サラウンドサブバンドチャンネル１４ａ及び右サラウンドサブバンドチャンネル１５ａが支配的であり且つＧSがインクリメントされ、一方ＧLR及びＧCがデクリメントされる。
【００５８】
相関係数ＡT／ＡDの値がＬSとＵSとの間である場合には（条件４）、左サブバンドチャンネル１１ａ、右サブバンドチャンネル１２ａ、左サラウンドサブバンドチャンネル１４ａ、右サラウンドサブバンドチャンネル１５ａが支配的な特性を示している。次いで、ＧLRが理想的なＧLRの値（条件４ａ，４ｂ）と比較され且つその理想的な値に向かって適宜デクリメント（式４．１）又はインクリメント（式４．２）される。ＧSも理想的なＧS値（条件４ｃ，４ｄ）と比較され且つその理想的な値に向って適宜デクリメント（式４．３）又はインクリメント（式４．４）される。次いでＧCもデクリメントされる。
【００５９】
左サブバンドチャンネル１１ａ及び右サブバンドチャンネル１２ａが支配的である場合には、ＧLRがインクリメントされ、一方ＧC及びＧSがデクリメントされる。
【００６０】
ＧLS及びＧRSの計算については、左累積値ＭL５ｂ及び右累積値ＭR６ｂが、Ｄの所定のインクリメント及び／又はデクリメント値を有する第一組の制御パラメータ９１に関連して使用される。
【００６１】
基本的に、ゲインの各々は所定のインクリメント及びデクリメントステップ寸法が割当てられ、単一の支配的な信号が入力チャンネルにおいて検知される場合に、対応する利得が最大値までインクリメントされ且つ他のゲインは最小値までデクリメントされる。各出力のゲインは、１個を超えた支配的なチャンネルが存在する場合に計算される理想的な値に向ってインクリメント又はデクリメントされる。更に、１個の支配的な中央信号が検知される場合にサラウンドチャンネルのゲインはより小さなステップでデクリメントされ且つその逆も又真である。
【００６２】
図８を参照すると、ＧLS，ＧRSに対する計算の論理の流れは以下の如くである。
【００６３】
【数５】
2006203906.tif 000007
【００６４】
ゲインＧLS及びＧRSを計算するための論理の流れを要約すると、累積係数ＭR／ＭLがＧRS及びＧLSの比と比較される。累積係数ＭR／ＭLがＧRS及びＧLSの比より大きい場合には（条件５）、ＧRSがインクリメントされ（式５．１）.
一方ＧLSがデクリメントされる（式５．２）。
【００６５】
累積係数ＭR／ＭLがＧRS及びＧLSの比より小さい場合には（条件６）、ＧRSがデクリメントされ（式６．１）、一方ＧLSがインクリメントされる（式６．２）。
【００６６】
本発明は、最大で５個のスピーカー及びサブウーファー（５．１スピーカーシステム）上でステレオオーディオを再生するための方法を提供する。チャンネル分離は、サブバンドを別々に処理することにより向上される。出力チャンネルにおける何等かの急激なボリューム変化は、各チャンネルのゲイン値において漸進的なインクリメント及びデクリメントを使用することにより変更される。１つのチャンネルから別のチャンネルへの遷移も各チャンネルのゲイン値のゆっくりとした減衰で滑らかなものとされる。
【００６７】
本方法及び構造は、使用されるハードウエアの計算上の拘束条件を満足するために完全にスケーラブルである。更に、全てのサブバンドの処理は同一の構造を共有するので、アルゴリズムを実現する方法に依存してハードウエア寸法及びコード寸法を節約する。更に、必要とされる計算能力は、ＤＴＳを使用する複雑な対数計算を使用する従来技術と比較して比較的小さい。
【００６８】
以上、本発明の具体的実施の態様について詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ制限されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱することなしに種々の変形が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】典型的な５．１マルチスピーカーシステムを示した機能的ブロック図。
【図２】サラウンドサウンドデコーディングシステムを示した機能的ブロック図。
【図３】図２のサラウンドサウンドデコーティングユニットを示した概略図。
【図４】図３のチャンネル合成プロセッサを示した概略図。
【図５】図４のシングルバンドチャンネル合成構造を示した概略図。
【図６】図５のゲイン制御ユニットを示した概略図。
【図７Ａ】ＧLR，ＧC，ＧSを計算するための論理の流れの一部を示した概略図。
【図７Ｂ】図７Ａの論理の流れの残部を示した概略図。
【図８】ＧRS及びＧLSを計算するための論理の流れを示した概略図。
【符号の説明】
【００７０】
１０  ５．１マルチスピーカーシステム
１１  左チャンネル
１２  右チャンネル
１３  中央チャンネル
１４  左サラウンドチャンネル
１５  右サラウンドチャンネル
１６  低周波数効果（ＬＦＥ）チャンネル（サブウーファー）
２０  ディスプレイユニット
３０  オーディオビデオソース
３２  オーディオコンテント
３３  ビデオコンテント
３５  オーディオデコーダー
３６  ビデオデコーダー
５０  サラウンドサウンドデコーディングシステム（ＳＳＤＳ）
５２  サラウンドサウンドデコーディングユニット（ＳＳＤＵ）
６０  チャンネル合成プロセッサ
６５  ローパスフィルタ
７０  バンド分割用フィルタバンク
７２  シングルバンド合成構造
８５  スレッシュホールド検知及びゲイン調節計算（ＴＤＧＣ）ユニット
【図１】
2006203906.tif 000008
【図２】
2006203906.tif 000009
【図３】
2006203906.tif 000010
【図４】
2006203906.tif 000011
【図５】
2006203906.tif 000012
【図６】
2006203906.tif 000013
【図７Ａ】
2006203906.tif 000014
【図７Ｂ】
2006203906.tif 000015
【図８】
2006203906.tif 000016