(57)【要約】【課題】多チャネルのオリジナルから方向的に符号化された２入力チャネルにおいてステレオ信号を変換する音響再生システム。【解決手段】音響再生システムは、右方入力チャネルに記録された楽器が出力チャネルの各々の側にあるように、かつ全ての出力チャネルにおける全ての楽器の明瞭なラウドネスが同じであるように、所望の方向における入力信号の方向的に符号化された成分を強調し符号化される方向と関連しないチャネルにおけるかかる信号の振幅は低減する復号装置、ならびに相関されない左側と右側の入力に対するデコーダにおける分離を改善し、側方と後方との間の明瞭な動きの再生を改善し、音場の前方象限における信号へ印加されるブーストを補償し、方向制御信号の他の１つが変化しつつあるとき該信号の各々の最大エクスカーションを制限する回路、を含む。【選択図】図１
2006238498.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
右の入力信号と左の入力信号とを含む複数の音響入力信号を複数の音響出力チャネル信号にデコードするサラウンド音響デコーダであって、該複数の音響出力チャネル信号は、非ステアリング成分と方向性成分と左前方の出力信号と右前方の出力信号とを含み、該デコーダは、該左および右の音響入力信号の方向内容を決定し、該左および右の音響入力信号の方向内容から少なくとも左−右のステアリング信号と中央−サラウンドのステアリング信号とを生成する手段を含み、
該デコーダは、
該左および右の入力信号を受け取る左および右の入力端子と、
該左および右の入力信号から、遅延された左および右の信号を生成する左および右遅延手段と、
複数の対に構成された複数の乗算器手段であって、該複数の乗算器手段の各対の第１の乗算器手段は、該遅延された左の信号を受け取り、該複数の乗算器手段の各対の第２の乗算器手段は、該遅延された音響入力信号を受け取り、該複数の乗算器手段のそれぞれは、複数の可変マトリックス係数のうちの１つで、受信された入力信号を乗算することにより、乗算器出力信号を提供し、該複数の可変マトリックス係数は、該複数のステアリング信号のうちの少なくとも１つによって制御されている、複数の乗算器手段と、
複数の加算手段であって、該複数の加算手段のそれぞれは、該複数の乗算器手段の対のうちの一方の乗算器手段から該乗算器出力信号を受け取り、該複数の出力チャネル信号のうちの１つを生成する、複数の加算手段と
を備え、
該複数のマトリックス係数は、該複数のステアリング信号の関数であり、該複数のマトリックス係数は、表面を定義し、該表面は、該複数のステアリング信号によって定義される四分円を含み、該表面は、該四分円にわたって実質的に連続している、サラウンド音響デコーダ。
【請求項２】
前記加算手段は、複数の加算器を含む、請求項１に記載のデコーダ。
【請求項３】
前記複数のマトリックス係数は、左前方のマトリックス係数および右前方のマトリックス係数を含み、前記複数のステアリング信号によって定義される複数の軸を含む表面を定義し、かつ、前記方向内容がおよそ後ろ方向であるとき、前方の出力チャネル信号をおよそゼロに等しくする前記複数の軸のうちの１つに沿ったカットを含む、請求項１に記載のデコーダ。
【請求項４】
前記複数のマトリックス係数は、前記中央−サラウンドのステアリング信号によって定義される軸に沿った前記カットを含む、請求項３に記載のデコーダ。
【請求項５】
前記複数のマトリックス係数は、左後方のマトリックス係数および右後方のマトリックス係数を含み、前記複数のステアリング信号によって定義される複数の軸を含む表面を定義し、かつ、前記方向内容がおよそ前方向であるとき、後方の出力チャネル信号をおよそゼロに等しくする前記複数の軸のうちの１つに沿ったカットを含む、請求項１に記載のデコーダ。
【請求項６】
前記複数のマトリックス係数は、前記右の入力信号および前記左の入力信号との間の電力平衡および前記左前方の出力信号と前記右前方の出力信号との間の電力平衡を実質的に保つ、請求項１に記載のデコーダ。
【請求項７】
前記複数の音響出力チャネル信号における合計パワーは、前記複数の音響入力信号における合計パワーに実質的に等しい、請求項１に記載のデコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（相互引証）
本願は、１９９７年９月５日出願の米国仮特許出願第６０／０５８，１６９号「５−２
−５マトリックス・エンコーダおよびデコーダ・システム（５−２−５  Ｍａｔｒｉｘ  
Ｅｎｃｏｄｅｒ  ａｎｄ  Ｄｅｃｏｄｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍ）」に基づく。
【０００２】
発明の分野
本発明は、聴取者を包囲するように配置された複数のラウドスピーカによる適切な増幅
後の再生のため同数の出力信号への１対のステレオ音響入力信号のデコード、ならびに多
チャネル素材の２チャネルへのエンコーディングを含む音響再生システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
発明の背景
本発明は、規定された方向を持つ信号に対する種々の出力間の高いセパレーションを維
持しながら、かつ入力音響信号の方向的にエンコードされた成分の方向の如何に拘わらず
一定の音響レベルにおける方向性のないエンコード成分を維持しながら、入力信号に対す
る正味の前方および後方のバイアスが存在するときでさえ、あるいは特定方向における強
い音響成分があるときでも、前後の信号間の均衡を改善してシステムの７チャネル・バー
ジョン付近の平滑な音の動きを生じかつ７チャネル・バージョンの音に近い５チャネル・
バージョンの音を生成する周波数に依存する回路を含む、エンコードされた多チャネル素
材の再生における最適な音響心理学的性能を有するデコーティング・マトリックス、なら
びに全ての条件下におけるステレオ信号の左右の成分間の高いセパレーションを維持する
ことを含む標準的な２チャネル素材を生成する設計基準とその解決法の改善されたセット
に関する。
【０００４】
更に、本発明は、本発明によるデコーダによる標準的な２チャネル受信機において再生
するための２チャネルへの多チャネル音のエンコーディングのためのエンコーディング回
路を生成する設計基準とその解決法の改善されたセットに関する。
【０００５】
本発明は、２つの個々のチャネルへの多チャネル音響信号のエンコーディング手段と、
次いで結果として得る２チャネルをこれらが得られた多チャネル信号へ再びセパレーショ
ンする手段とを精錬する継続努力の一部である。当該エンコード／デコードプロセスの目
標の１つは、できるだけ元の信号をオリジナルと恒久的に同じものとして復元することで
ある。前記デコーダの別の重要な目標は、５チャネルのオリジナルからはエンコードされ
なかった２チャネル・ソースから５つ以上の個々のチャネルを抽出することである。結果
として得る５チャネル表現は、少なくとも元の２チャネル表現と同程度に音楽的に興趣が
ありかつ鑑賞可能でなければならない。
【０００６】
本発明は、適切な可変マトリックス係数の取得に対する改善に関する。かかる改善の理
解を助けるため、本文の開示は、１９８９年米国特許と呼ばれるＧｒｉｅｓｉｎｇｅｒの
米国特許第４，８６２，５０２号（１９８９年）、１９９２米国特許と呼ばれる同第５，
１３６，６５０号（１９９２年）、１９９６年７月米国特許出願と呼ばれる１９９６年７
月のＧｒｉｅｓｉｎｇｅｒの米国特許出願第０８／６８４、９４８号、および１９９６年
１１月の米国特許出願と呼ばれるＧｒｉｅｓｉｎｇｅｒの同第０８／７４２、４６０号を
参照する。前記の最後の米国特許出願に基くデコーダの市販バージョンは、バージョン１
．１１（即ち、Ｖ１．１１）と呼ばれる。更なる幾つかの改善が、バージョン１．０１（
即ち、Ｖ２．０１）と呼ばれる１９９７年９月出願の米国仮特許出願第６０／０５８，１
６９号に開示される。これらバージョンＶ１．１１およびＶ２．０１、および本発明は、
まとめて「ロジック７」デコーダと呼ぶことにする。
【０００７】
引用される更に他の技術的文献は：［１］「両耳の聴取者に対する多チャネル・マトリ
ックス・サラウンド・デコーダ（Ｍｕｌｔｉｃｈａｎｎｅｌ  Ｍａｔｒｉｘ  Ｓｕｒｒｏ
ｕｎｄ  Ｄｅｃｏｄｅｒ  ｆｏｒ  Ｔｗｏ−Ｅａｒｅｄ  Ｌｉｓｔｅｎｅｒｓ）」（Ｄ．
ＧｒｉｅｓｉｎｇｅｒのＡＥＳプレプリント第４４０２号、１９９６年１２月、および［
２］「５−２−５マトリックス・システムにおけるプロセス」（Ｄ．Ｇｒｉｅｓｉｎｇｅ
ｒのＡＥＳプレプリント第４６２５号、１９９７年９月）である。
【０００８】
発明の概要
５ないし２チャネルからエンコードされた元の信号を再生成し、５チャネル・フォーマ
ットにおける２チャネル素材の感覚的に良好な再生を行うという２つの目標を具現するた
め用いられる手段が、関与する物理的および音響心理学的な事象を当方がよく理解するか
ぎりに体現した。前述の米国特許および米国特許出願は、有効なデコーダ装置を作り出し
た設計のフィロソフィを提示していた。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、音響心理学的性能を最大化する幾つかの特性を有するアクティブ・マトリッ
クスの実現に関する。別の特質において、本発明は、アクティブ・マトリックスからの出
力の一部の周波数に依存する修正を開示する。更に他の特質において、本発明は、ともに
標準的な２チャネル装置である本発明によるデコーダと産業規格「ドルビー・プロ・ロジ
ック」デコーダとを用いて、最適な性能を発揮する５入力チャネルを２チャネル出力へエ
ンコードする本発明によるアクティブ回路を提供する。
【００１０】
本発明は、一部は、到来する信号の方向成分に依存して変化するマトリックス要素を有
するアクティブ・マトリックス・デコーダである。このマトリックス要素は、入力に同時
に存在する他の信号の左右のセパレーションをつねに保持しながら、意図された方向の再
生に含まれる方向における信号のラウドネスを強調しながら、意図された方向に含まれな
い出力における方向的にエンコードされた信号のラウドネスを減じるように変動する。更
に、本発明によるマトリックス要素は、例えばステレオ幅の制御により、２つの入力間の
混合を増加あるいは低減することによって方向的にエンコードされた相関性のない２チャ
ネル素材の左右のセパレーションを復元する。更に、本発明によるマトリックス要素は、
音声と伴奏間の均衡がデコーダ出力に保存されるように、入力信号の色々な成分間のエネ
ルギ均衡をできるだけ多く保存するよう設計される。結果として、本発明によるマトリッ
クス要素は、入力音の方向的にエンコードれない要素のラウドネスとこれら要素の左右の
セパレーションの両方を保存する。
【００１１】
更に、本発明によるデコーダは、音の方向が７チャネル・デコーダからの音の方向に更
によく似たように感じるよう、５チャネル・デコーダに対する２つから７チャネル・デコ
ーダに対する４つへ戻しかつ５チャネル・デコーダにおける後方チャネルのスペクトルを
修正する標準的な２チャネル素材が演奏されるとき、デコーダ出力の互換性を改善する周
波数に依存する回路を含む。
【００１２】
本発明によるエンコーダは、特定の入力の入力レベルが強いときこの入力に存在するエ
ネルギが出力に保存されるように、強い入力の方向が出力信号の位相／振幅の比でエンコ
ードされるように、強い信号がエンコーダの任意の２つの入力間でパンできかつ出力が適
正に方向的にエンコードされるように、５つ（あるいは、５つの全レンジに１つの低周波
をプラスするもの）の入力チャネルを２つの出力チャネルへ混合する。更に、エンコーダ
の２つの後方入力へ印加される相関性のない素材は、エンコーダの２つの後方チャネルに
対する同相の入力が本発明によるデコーダおよびドルビー規格によるデコーダの後方チャ
ネルへデコードする２チャネルの出力を生じるよう、かつエンコーダの２つの後方チャネ
ルに対する逆相の入力が本発明によるデコーダとドルビー規格によるデコーダとに対する
非方向性信号に対応する出力を生じるように、かつエンコーダの２つの後方入力へ印加さ
れる低レベルの残響信号が２チャネル出力におけるレベルで３ｄＢの低減でエンコードさ
れるように、エンコーダ出力が本発明によるデコーダによってデコードされるとき、入力
の左右のセパレーションが保存されるような方法で２チャネルにエンコードされることに
なる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
望ましい実施の形態の詳細な記述
本文に提示する設計は、実際の設計が多くの方法において変更した前掲の開示の設計フ
ィロソフィの多くを保持している。読み得る長さの文書の範囲内ではこのような設計の発
展を完全に記述することは不可能である。文書の一貫性を保持するため、本文において前
記設計フィロソフィの最も重要な要素を提起される問題に対する数学的な解決を示し、当
該出願ではオリジナルである解決法について請求を行うため記述する。かかる主題につい
て当方の前の出願を考察することは有用であるが、必須のものではない。
【００１４】
１９９６年７月および１９９６年１１月の米国特許出願、および１９９７年９月の米国
仮特許出願に記載された如きデコーダおよびエンコーダにおける経歴が、まだ開示されて
いなかった更なる改善を導くものであった。本願は、本発明の改善されたエンコーダとデ
コーダの最も重要な特徴を記述し、米国特許出願第０８／７４２，４６０号以来付加され
てきた新規な特徴について請求を行うものである。
【００１５】
・  デコーダの一般的記述
本願におけるデコーダについては、２つの個々の部分からなるものとして記述される。
第１の部分は、２つの入力チャネルを中央、左前方、右前方、左後方および右後方として
通常識別される５つの出力チャネルへ分割するマトリックスである。第２の部分は、２つ
の後方出力のスペクトルおよびレベルを修正する一連の遅延要素およびフィルタからなる
。第２の部分の機能の１つは、デコーダの７チャネル・バージョンが望ましいとき左側と
右側の付加的な対の出力を得ることである。米国特許出願第０８／７４２，４６０号にお
いては、前記第２の部分は明瞭ではなく、２つの付加的なチャネルが元のマトリックスに
おける更なる１対のマトリックス要素から得たものである。
【００１６】
デコーダとエンコーダとを記述する数学式において、ベクトル量はボールド字体の大文
字活字でありマトリックスはボールドの小文字活字によって表わされるが、簡単な変数が
イタリックで示される大半の変数については標準的な活字的な変換を用いることにする。
名前を付した入力チャネルから結果として得る名前を付した出力チャネルからの係数であ
るマトリックス要素は、通常の大文字活字で示される。ｌｒおよびｃｓのような簡単な変
数は、２つの個々の簡単な変数の積は表わさない２文字の名前によって記述される。他の
変数ｌ／ｒおよびｃ／ｓは、ある意味では、左／右と中央／サラウンドの比の値を表わす
が、このような比から得た制御信号電圧に関するものである。これらの変換は、本文に引
用される前述の米国特許および米国特許出願において用いられたものである。マトラブ（
Ｍａｔｌａｂ）言語におけるプログラム・セグメントもまた、異なるタイプの活字面とポ
イント・サイズの使用により、かつこれらの行を引っ込めることによって弁別される。式
は、マトラブ割当てステートメントから弁別して本文に述べる特定の特徴に対する基準を
与えるため番号が付される。
【００１７】
米国特許出願第０８／７４２，４６０号における図４と同じものである図１は、デコー
ダの第１の部分、即ち５チャネル・マトリックス９０に対する２チャネルのブロック図を
示している。縦方向の鎖線により区切られた図１の左半分は、２つの指向（ｓｔｅｅｒｉ
ｎｇ）電圧ｌ／ｒおよびｃ／ｓを取得する手段を示す。これらの指向電圧は、左方／右方
あるいは前方／後方の方向における固有の、即ちエンコードされた方向成分をそれぞれ有
する。同図のこの部分は、参考のため本文に援用される前述の米国特許出願に詳細に記載
されているので、本願においては明確に論述されない。
【００１８】
図１において、要素９２ないし１３８を含むデコーダ９０の方向検出手段の後には縦方
向の鎖線の右まで５×２マトリックスが続く。このマトリックス１４０ないし１５８の要
素は、他の入力チャネルと直線的に組み合わされて各出力チャネルを形成する各入力チャ
ネルの量を決定する．これらのマトリックス要素は、実際のものであると仮定される。（
複合マトリックス要素の場合は米国特許出願第０８／７４２，４６０号に記載されており
、ここでは論述されない。）このマトリックス要素は、２つの指向電圧ｌ／ｒおよびｃ／
ｓの関数である。米国特許出願第０８／７４２，４６０号がこれら関数に対する数学式を
示している。本願における新規性の一部は、これら数式に対する改善にある。これらの数
式をグラフにより示し、なぜこれらの式がそのような形態をとるかについて説明を行うこ
とにする。
【００１９】
２．指向電圧の簡単な記述
図１に示されるように、指向電圧ｃ／ｓおよびｌ／ｒは、端子９４における右入力振幅
に対する端子９２における左入力振幅の比の対数と、異なる振幅に対する和の振幅の比の
対数とから得られる。指向電圧マトリックス要素の記述において、ｌ／ｒおよびｃ／ｓを
＋４５度から−４５度まで変化する角度として表わすのが便利である。Ｖ１．１１および
Ｖ２．０１のデコーダにおいては、これら電圧はデシベルの単位を有する。下記において
、指向電圧パラメータを角度へ変換することができる。
【００２０】
lr＝90-arctan(10^((l/r)/20)) （１ａ）
cs＝90-arctan(10^((c/s)/20)) （１ｂ）
角度ｌｒおよびｃｓは、入力信号が有する方向成分に対する角度を決定する。例えば、
デコーダに対する入力が相関されないとき、ｌｒおよびｃｓはともにゼロである。中央の
みから到達する信号の場合はｌｒはゼロであり、ｃｓは４５度の値を有する。後方からく
る信号の場合はｌｒはゼロでありｃｓは−４５度である。同様に、左からくる信号は４５
度のｌｒ値とゼロのｃｓ右からの信号は−４５度のｌｒ値とゼロのｃｓ値とを有する。弊
設計においては、エンコード信号を生じるデコーダが、左後方信号をエンコードするとき
ｌｒ＝２２．５度でありかつｃｓ＝２２．５度である特性を有するものと仮定する。同様
に、エンコーダに対する右後方入力へ印加される信号はｌｒ＝２２．５度とｃｓ＝２２．
５度の値を生じる。
【００２１】
ｌｒおよびｃｓの定義とｌｒおよびｃｓの誘導から、ｌｒおよびｃｓの絶対値の和が４
５度より大きくはあり得ないことが判る。ｌｒおよびｃｓの許容値は、絶対値（ｌｒ）−
絶対値（ｃｓ）＝４５度の軌跡によって囲まれる面を形成する。この面の境界に沿って存
在するｌｒおよびｃｓの値を生じる任意の入力信号は全く局在化される−即ち、特定方向
から達するようにエンコードされた１つの音からなる。
【００２２】
本願においては、このような２次元の面における関数としてマトリックス要素のグラフ
を広く利用する。一般に、マトリックス要素の誘導は、このような面の４つの象限におい
て異なる。換言すれば、マトリックス要素は、指向が前方か後方かに従って、かつ指向が
左か右かに従って、異なって記述される。前記面が象限間の境界に跨がって連続的である
ことを保証することに対して多くの研究がなされた。このような連続性の偶発的な欠如が
、本願が目的とするＶ１．１１のデコーダにおける問題の１つである。
【００２３】
３．周波数に依存する要素
図１に示されたマトリックス要素は、実際のものであり、従って周波数に依存する。入
力における全ての信号は、誘導される角度ｌｒおよびｃｓに応じて出力へ誘導される。（
今日の技術では、低周波および超高周波が図１には示されないフィルタによって入力信号
からのｌｒおよびｃｓの誘導において減衰される。しかし、マトリックス自体は広帯域で
ある。）
【００２４】
実施において、マトリックス後の信号に対して周波数依存回路を適用することの幾つか
の利点があることが発見された。これらの周波数依存回路の１つ─図１における右側出力
１８０の移相ネットワーク１７０─については、米国特許出願第０８／７４２，４６０号
に記載されており、本文ではこれ以上論述しない。
【００２５】
図２は、更に他の周波数依存回路の５チャネル・バージョンを示す。これらの回路は、
固定されたパラメータを持たない。周波数およびレベルの挙動は、指向値ｌｒおよびｃｓ
に依存する。これら回路は、幾つかの目的を達成する。第一に、５チャネルと７チャネル
の両デコーダにおいて、指向が中立（ｌｒおよびｃｓが０）であるかあるいは前方（ｃｓ
＞０）であるとき、更なる要素が後方チャネルの明瞭なラウドネスを調整することを可能
にする。米国特許出願第０８／７４２，４６０号において、このような減衰がマトリック
ス自体の一部として行われ、周波数に依存するものであった。理論的研究およびリスニン
グ・テストによって、低周波が聴取者の場所から再生されることが非常に望ましいことを
発見した。このように、ここで述べたデコーダにかぎり、高周波が可変低域通過フィルタ
１８２、１８４、１８８および１９０によって減衰される。
【００２６】
これは、指向が略々つねに中立であるかあるいは前方であるとき、本願で後に定義され
るバックグラウンド制御信号１８６を用いて、後方チャネルにおける５００Ｈzより高い
周波数を要素１８８、１９０により、また４ＫＨzより高い周波数を要素１８２、１８４
によって減衰することによって達成される。後方へ指向される音が偶発的に存在すると、
通常の２チャネル素材からのサラウンドエンコード素材を自動的に弁別する特徴である減
衰を低減させる。
【００２７】
５チャネル・バージョンにおける要素１９２、１９４は、ラウドスピーカの実際の位置
が側方にあってさえラウドスピーカが聴取者の背後に置かれるものと思われるように、指
向が後方に対するとき（ｃｓ＜０）、ｃ／ｓ信号１９６を用いて音のスペクトルを修正す
る。修正された左サラウンド信号および右サラウンド信号がそれぞれ端子１９８および２
００に現れる。この回路の更なる詳細については本文の開示の後半部分に示される。
【００２８】
図３は、周波数依存要素の７チャネル・バージョンを示す。前のように、指向がバック
グラウンド制御信号１８６により再び制御される中立あるいは前方であるとき、フィルタ
１８２、１８４、１８８、１９０の第１の組が側方出力および後方出力の高い周波数を減
衰する。このような減衰もまた、更に前方の音像を生じる結果となり、聴取者の好みに調
整することができる。ｃ／ｓ信号１９６により表わされる指向が後方へ移動するとき、更
に他の回路２０２、２０４、２０６、２０８が後方出力から側方出力を弁別するように働
く。指向が後方へ動くとき、側方スピーカにおいて先に述べた減衰は、側方に向けられる
音を生じるように要素２０４、２０６によって最初に除去される。指向が更に後方へ動く
とき、要素２０４、２０６の減衰が復旧され増加される。結果は、音が前方ラウドスピー
カから側方ラウドスピーカ（複数）へ平滑に移動し、次いで遅延要素２０２、２０８によ
り生じる約１０ｍｓの遅延を生じる後方ラウドスピーカへ移動することである。低周波が
これら回路によって影響を受けないので、側方スピーカ（広がりの認識の役割をもつ）に
おける低周波ラウドネスは音の動きによって影響を受けない。本文の以降の章で、図３に
おける回路について更に詳細を述べる。
【００２９】
４．エンコーダの全般的記述
図４は、５つの入力チャネルを２つの出力チャネルへ自動的にミックスするように設計
されたエンコーダのブロック図を示す。このアーキテクチャは、米国特許出願第０８／７
４２，４６０号に記載されたエンコーダとは全く異なる。この新規な設計の目的は、デコ
ーダにより元の５チャネルを抽出することを可能にする位相／振幅キューを提供しながら
、２つの出力チャネルにおいて５チャネル・オリジナルの音楽的均衡を保持することであ
る。従前のエンコーダは同様な目標を持っていたが、これらの目標を達成するため用いら
れた方法における改善がなされた。音楽的均衡の保存は、エンコーダにおいて非常に重要
である。エンコーダの主な目的の１つは、通常の２チャネル・システムにおいて５チャネ
ル・オリジナルと同じ芸術的品質で演奏する５チャネル・レコーディングの２チャネル・
ミックスを自動的に生じることである。この新規なエンコーダ設計は、音楽的均衡が保存
されることを保証するアクティブな要素を含んでいる。
【００３０】
１９９７年１１月の米国特許出願のエンコーダとは異なり、この新規な設計は、入力信
号をエンコーダの５つの入力間にパンすることを可能にする。例えば、音を左前方入力か
ら右後方入力へパンすることができる。結果として得る２チャネル信号が本願に述べたデ
コーダによってデコードされるとき、結果はオリジナルの音に非常に近づくことになる。
往時のサラウンド・デコーダによるデコーディングもまたオリジナルと類似することにな
る。
【００３１】
当該エンコーダの詳細な記述については、以降の章で述べる。
【００３２】
５．デコーダのアクティブ・マトリックス要素の設計目標
本発明の最も基本的な目標は、従前のデコーダ、特に米国特許出願第０８／７４２，４
６０号に記載されたデコーダの目標と同じである。即ち、「本発明は、意図された方向に
おける再生に直接には関与しない出力における方向的にエンコードされたオーディオ成分
を減じ、前記信号に対する一定の全出力を維持するように意図された方向における出力の
再生に直接に関与する出力における方向的にエンコードされたオーディオ成分を強調し、
指向性信号の如何に拘わらず非方向性信号の左右のチャネル成分間の高いセパレーション
を保持しながら、方向的にエンコードされた信号が存在するかどうかに拘わらず、かつこ
れらの意図された方向があってもその如何に拘わらず、非方向性信号の全オーディオ出力
レベルとして定義されるラウドネスを有効に一定に維持するように構成された可変マトリ
ックス値を有するサラウンド音響デコーダである。」
【００３３】
これらの目標の大部分は、全てのマトリックス・デコーダにより明白に共有される。本
願における新規性は、一部は上記の法則をどのように更に正確に実現するかを知ることに
、また一部は上記法則を適用しないときを知ることに存在する。しかし、米国特許出願第
０８／７４２，４６０号の方法論の多くは保存される。前述の目標の最も重要なものの１
つは、全ての条件下でデコーダの左右のチャネル間の高いセパレーションの明確な保持で
ある。前述の４つのチャネルは、１つの後方チャネルのみを提供するため、後方における
セパレーションを維持することはできない。他の製造者による５チャネル・デコーダは、
多くの方法においてセパレーションの折り合いをつけている。本願に述べるデコーダは、
Ｖ１．１１の方法と類似した方法でこのような目標を満たしているが、更なる目標もまた
満たすものである。
【００３４】
米国特許出願第０８／７４２，４６０号はまた、指向信号の精度を改善する回路および
強い後方指向中に後方チャネルの１つの位相を切換える可変移相ネットワークのような設
計に対する多くの比較的小さな改善も記載している。デコーダＶ１．１１のこれらの特徴
は、新たな設計に保持されるが、本文には包含されない。
【００３５】
図４において、前方の入力信号Ｌ、ＣおよびＲが入力端子５０、５２および５４へそれ
ぞれ印加される。Ｃ信号は両加算器２７８、２８２の入力へ印加される前に減衰器３７２
において係数ｆｃｎだけ最初に減衰されるが、Ｌ信号およびＲ信号は加算器２７８、２８
２へそれぞれ直接入る。低周波効果信号ＬＦＥは、要素３７４における利得２．０で通過
し、次いで両加算器２７８、２８２へ印加される。
【００３６】
サラウンド入力信号ＬＳおよびＲＳは、２つの入力端子６２、６４を介してそれぞれが
２つの個々の経路へ印加され、ＬＳ信号に対しては、減衰器３７８を経由する経路が利得
ｆｓ（ｌ，ｌｓ）を持ち、ＲＳ信号は利得ｆｓ（ｒ，ｒｓ）を持つ対応する減衰器３８０
を通過する。これら減衰器の出力は、利得係数−ｃｒｘを有する交差結合要素３８４、３
８６へ送られる（ここで、ｃｒｘは公称的に０．３８３である）。これらの要素からの交
差結合信号は、これもまた０．９１の減衰器３８８、３９２から減衰されたＬＳおよびＲ
Ｓ信号を受取る加算器３９２、３９４へ送られる。加算器３９２、３９４の出力は、加算
器２７８、２８２の入力へ印加される。これは、これら要素をデコードされた空間中の中
央後方の４５度左および右にそれぞれ配置させる。
【００３７】
他の信号分岐はそれぞれ、利得ｆｃ（ｌ，ｌｓ）を持つ減衰器３７６および利得ｆｃ（
ｒ，ｒｓ）を持つ減衰器３８２を通るように、次いで交差結合要素３９６、３９８、４０
２、４０４、４０６および４０８の類似の構成を通るように、ＬＳ信号およびＲＳ信号を
送り、加算器４０６、４０８は前のように中央後方の４５度左右における左後方および右
後方の入力を表わす出力を有する。しかし、加算器２７８、２８２からの左右の信号はそ
れぞれ移相要素２８６、２８８を通過するが、前記信号は各々移相要素２３４および２４
６をそれぞれ通過する。これらの移相要素の各々は、全通過型フィルタであり、位相応答
は要素２８６、２８８に対してはφ（ｆ）であり、要素２３４、２４６に対してはφ（ｆ
）−９０°である。これらのフィルタにおいて要求される成分値の計算は当技術において
周知であり、本文ではこれ以上論述しない。その結果は、加算器４０６、４０８の出力が
図４に示される如き全通過フィルタ・ネットワークの通過後は全ての周波数において加算
器２７８、２８２の出力より９０度だけ遅らせられることである。フィルタ２４６、２８
８の出力は加算器２８０により組み合わされて端子４６にＢ（即ち、右）出力信号を生じ
るが、全通過フィルタ・ネットワーク２３４、２８６の出力はこの時加算器２７６によっ
て組み合わされて端子４４にＡ（即ち、左）出力信号を生じる。
【００３８】
弱いサラウンド信号は９０度位相がずれた経路を通過して相関性のない「音楽」信号に
対する一定出力を保持するが、利得関数ｆｓおよびｆｃは強いサラウンド信号を他の音と
同位相にさせるように設計される。値ｃｒｘはまた、サラウンド信号が聴こえる角度を変
化させ得る。
【００３９】
６．米国特許出願第０８／７４２，４６０号以来の設計の改善
米国特許出願第０８／７４２，４６０号と関連する本発明における最も顕著な改善の１
つは、信号が中央方向に指向されるときの、中央のマトリックス要素と左右の前方マトリ
ックス要素における変化である。前にエンコードされデコードされた如き中央チャネルに
２つの問題があることが判った。最も明らかな問題は、５チャネル・マトリックス・シス
テムでは、中央チャネルの使用はできるだけ多くの左右のセパレーションを維持しようと
する目標と本質的に相い入ないことである。２つの入力チャネルが左右の成分を持たない
とき、マトリックスが従来の２チャネル・ステレオ素材から認識し得る出力を生じるなら
ば、中央チャネルは左右の入力チャネルの和で駆動されねばならない。このように、左の
デコーダと右のデコーダの両入力が中央スピーカにより再生され、最初は左（または、右
）のチャネルだけであった音もまた中央から再生されることになる。その結果は、これら
の音の明瞭な位置が部屋の中間へ引き寄せられることである。このことが生じる程度は、
中央チャネルのラウドネスに依存する。
【００４０】
米国特許出願第４，８６２，５０２号および同第５，１３６，６５０号は、左右のチャ
ネルに比して３ｄＢの最小値を持つマトリックス要素を使用した。デコーダに対する入力
が相関性がないとき、中央チャネルのラウドネスは左右のチャネルのラウドネスと等しか
った。指向が中央マトリックス要素へ動くに従って、更に３ｄＢだけ増加した。このよう
な高いラウドネスの効果は、前方音像の幅を著しく低減することである。音像の左右にお
いて鳴奏されるべき楽器は、つねに音像の中央に向けて引き寄せられる。
【００４１】
米国特許出願第０８／７４２，４６０号は、往時の値より４．５ｄＢ少ない最小値を持
った中央マトリックス要素を用いた。この最小値は、リスニング・テストに基づいて選定
された。このような減衰は、入力素材がオーケストラ音楽におけるように相関性のないと
きに、前方の音像へ快い広がりを生じた。前方の音像が著しく狭められることはなかった
。米国特許出願第０８／７４２，４６０号においては、指向が前方へ移動するときこれら
マトリックス要素が増加し、最後にはドルビー・マトリックスにおいて用いられる値に達
した。
【００４２】
Ｖ１．１１デコーダにおける経験が、中央チャネルのラウドネスにおける低減が空間的
な問題は解明したが、入力信号における出力均衡はマトリックスにおいて保存されなかっ
たことを示した。数学的な分析は、誤りに関してはＶ１．１１のみでなく、ドルビー・デ
コーダおよび他の従前のデコーダもまた誤りであることを明らかにした。逆説的には、中
央チャネルが前方の音像の幅を再生する観点からは強すぎたが、出力のバランスを保存す
るには弱過ぎた。この問題は、マンデル（Ｍａｎｄｅｌ）のデコーダ─標準的なドルビー
・デコーダに対しては特に厳しい。標準的なドルビー・デコーダにおいては、後方チャネ
ルが米国特許第４，８６２，５０２号の弊方のデコーダにおけるよりも強い。結果として
、中央チャネルは、出力バランスを保持するために強くなければならない。中央チャネル
における出力バランスの欠如は、ドルビー・デコーダに対しては引き続き問題であった。
ドルビーは、音響ミックス技術者がつねにマトリックスを介するバランスを聴きとるべき
ことを推奨しており、従って、マトリックスにおける出力バランスの欠如がミキシング・
プロセスにおいて補償することができる。不都合にも、最近のフィルムは５チャネル・リ
リース用にミックスされ、２チャネルに対する自動的なエンコーディングは対話レベルに
おける問題を招来しがちである。
【００４３】
更に多くの分析およびリスニング・テストは、フィルムおよび音楽がバランス問題に対
する異なる解決法を必要とすることを示した。フィルムの場合は、米国特許出願第０８／
７４２，４６０号から、左右の前方マトリックス要素を保存することが最も有効であるこ
とが判った。これらの要素は、左右の前方チャネルから中央チャネルの情報をでき得るか
ぎり除去する。このことは、前方の左右のチャネルへの対話の漏れを最小限に抑える。新
規な「フィルム」設計においては、指向が前方へ移動する（ｃｓがゼロより大きくなる）
に伴って中央チャネルのラウドネスが標準的デコーダよりも急激に増加するように、出力
バランスが中央マトリックス要素の変更によって補正される。実際には、中央チャネルが
アクティブであるときにのみこのような条件に達するので、中央マトリックス要素の最終
値が標準的デコーダにおける最終値より高いことは必要でない。中央チャネルおよび左右
のチャネルにおいて略々等しいレベルが存在するときに中央のレベルが標準的デコーダよ
り強いことのみが必要である。
【００４４】
前記の「フィルム」方策により、他の全ての出力における中央チャネル成分を最小化し
ながら、入力信号における出力バランスを保持するように中央チャネルのラウドネスが増
加される。このような方策がフィルムに対して理想的であると思われ、この場合中央チャ
ネルは主として対話に対して用い、中央以外の位置からの対話は予期されない。このよう
な方策の主な欠点は、多くの種類の大衆音楽において生じるような著しい中央指向がある
とき前方の音像が狭められることである。しかし、フィルムに対する利点─前方チャネル
に対する最小限の対話の漏れと、優れた出力バランスを含む─がこのような短所を補って
余りある。
【００４５】
音楽の場合は、別の方策を用いる。この場合は、中央チャネルのラウドネスを米国特許
出願第０８／７４２，４６０号と同じ比率で指向の中間値まで増加させ、この時ｃｓ≧２
２．５度である。音楽バランスを復元するため、入力信号の中央成分が完全に除去されな
いように左右の前方マトリックス要素を変化させる。デコーダの全ての出力からの音響出
力が入力信号における音響出力と一致するように、中央において過度のラウドネスもなく
、左右の前方チャネルにおける中央チャネル成分の量が調整される。
【００４６】
このような方策により、３つ全ての前方スピーカが元のエンコードされた素材に存在す
る中央チャネルの情報を再生する。かかる方策の最も有効なバージョンは、入力の中央成
分が中央出力において他の２つの前方出力のいずれよりも６ｄＢ強いときに指向作用を制
限する。これは、ｃｓの正の値を単に制限することによって行われる。
【００４７】
中央チャネル成分を３つ全てのスピーカから来させかつ前方の左右より中央が６ｄＢ高
いとき指向作用を制限するような新規な方策が、全ての種類の音楽を優れたものにする。
エンコードされた５チャネルと通常の２チャネルの両方のミックスが安定した中央、およ
び中央チャネルと左右チャネルとの間の充分なセパレーションをもってデコードする。従
前のデコーダとは異なり、中央と左右との間のセパレーションが厳密に完全ではないこと
に注目されたい。左からくるように意図された信号は中央チャネルから除去されるが、他
の方向については除去されない。音楽の場合、当該方策が提供する高い側方セパレーショ
ンと安定した前方音像とは、このような完全なセパレーションの欠如を重視する。フィル
ムにおけるこのような設定によるリスニング・テストは、左右の前方スピーカから対話が
存在したとしても、結果として得る音像の安定度が非常に良好であることを明らかにする
。この結果は快く、煩くない。このような聴取者が音楽に対して設定されたデコーダによ
りフィルムを聴く場合、フィルムの芸術的品質を殺ぐことはない。フィルムに対して設定
されたデコーダにより音楽レコーディングを聴くことは更に問題が多い。
【００４８】
おそらくは、本願における改善の次の最も明らかなことは、信号が左前方から左後方の
方向へ指向されるとき、前方チャネルと後方チャネルとの間のセパレーションの増加であ
る。Ｖ１．１１のデコーダは、このような条件下で前方チャネルに対して米国特許第４，
８６２，５０２号のマトリックス要素を使用した。これらのマトリックス要素は、後方指
向信号が全後方位置─左右の後方の中間へ指向されなかったならば、この後方指向信号を
完全には除去することがない。指向が左後方あるいは右後方（完全に後方ではない）に対
するときは、左または右の前方出力は対応する後方出力より９ｄＢ少ない出力を生じた。
本発明においては、指向が左後方および右後方の間のどこかであるとき前方からの音を除
去するように前方マトリックス要素が修正される。
【００４９】
７．後方マトリックス要素に対する改善
後方マトリックス要素に対する改善は、典型的な聴取者にとって直ちに明らかなもので
はない。これらの改善は、象限間の境界に跨がるマトリックス要素の連続性における種々
の誤りを補正する。これら改善はまた、様々な条件下で指向された信号と指向されない信
号間の出力バランスをも改善する。後で述べるマトリックス要素の数学的記述は、これら
の改善を含んでいる。
【００５０】
８．アクティブ・マトリックスｅｌの詳細な記述
マトラブ言語
マトリックス要素を記述するため用いられる数学は、変数ｃｓおよびｌｒの連続関数に
基くものではない。一般に、数式に対する条件、絶対値および他の非リニア修正がある。
このような理由から、プログラミング言語を用いてマトリックス要素について記述する。
マトラブ（Ｍａｔｌａｂ）言語は、数式をグラフにより調べる簡単な方法を提供する。マ
トラブは、フォートランあるいはＣ言語に非常に類似する。主な相違は、マトラブにおけ
る変数がベクトルであり得、即ち、各変数が一連の数列を表わすことができる。例えば、
下記のように変数ｘを定義することができる。
【００５１】
ｘ＝１：１０；
マトラブにおけるこのような規定は、１から１０までの値を持つ１０個の数字のストリ
ングを生成する。変数ｘは全てが１０の値を含む。これは、１＊１０マトリックスである
ベクトルとして記述される。各ベクトル内の個々の数字をアクセス即ち操作することがで
きる。例えば、式
ｘ（４）＝４；
は、ベクトルｘの４番目の項を値４に設定する。変数はまた、２次元のマトリックスを表
わすこともできる。マトリックスにおける個々の要素は、同様に割当てることができる。
【００５２】
Ｘ（２，３）＝１０；
は、値１０をマトリックスＸの２番目の行と３番目の列に割当てる。
【００５３】
下記のマトリックス要素の詳細な記述は、文献［２］において刊行された記述と略々同
じである。テキストはやや改善された。主な相違は、１．文献［２］は、「ｔｖマトリッ
クス」の特徴を含んでいる。この特徴は、指向が前方あるいは中立であるとき後方出力の
レベルを低減する。本願では、この関数はマトリックスに続く周波数依存回路によって得
られる。従って、「ｔｖマトリックス」の補正を除外した。２．中央マトリックス要素に
おける部分は、「フィルム」方式、「音楽」方式および「音楽」の設定作用を制限する方
式に対する参照を含むように修正された。文献［２］は、制限なしに「音楽」設定につい
てのみ記載している。
【００５４】
９．式およびグラフィックスにおけるマトリックス・デコーダ
文献［１］では、ｎ×２マトリックの要素により記述することができるマトリックス・
デコーダの設計を述べた。ｎは出力チャネル数である。各出力は、２つの入力の線形結合
として示すことができ、ここで線形結合の係数はマトリックスにおける要素によって与え
られる。この論文では、要素は文字の単純な組合組合せによって識別される。文献［１］
は、５チャネルと７チャネルのデコーダについて記載する。５チャネルから７チャネルへ
の変換は、デコーダの周波数依存部分において行われ、従って本文では５チャネル・デコ
ーダについてのみ記述する。
【００５５】
対称性から、僅かに６つの要素、─中央要素、２つの左前方要素、および２つの左後方
要素の挙動について述べる必要があることが明らかである。右要素は、左右の識別を切換
えるだけで左から見出すことができる。これらの要素とは、
ＣＬ：中央出力への左入力チャネルに対するマトリックス要素
ＣＲ：中央出力への右入力チャネルに対するマトリックス要素
ＬＦＬ：左前方出力に対する左入力チャネル
ＬＦＲ：左前方出力に対する右入力チャネル
ＬＲＬ：左後方出力に対する左入力チャネル
ＬＲＲ：左後方出力に対する右入力チャネル
である。
【００５６】
これらの要素は一定ではない。その値は、入力音の明瞭な方向の２次元関数として変化
する。大部分の位相／振幅デコーダが、入力信号の振幅の比を比較することにより入力の
明瞭な方向を決定する。例えば、左右の方向における指向度は、右の入力チャネルの振幅
に対する左入力チャネルの振幅の比から決定される。同様に、前後の方向における指向度
は、入力チャネルの和と差の振幅の比から決定される。ロジック７デコーダは指向方向の
決定方法において標準的デコーダとは著しく異なるが、本文ではこれらの指向方向の決定
のための方法については論述しない。指向方向が決定されたものと仮定する。本文では、
これらの方向を角度として、即ち、左右の方向に対して１つの角度（ｌｒ）、および前後
の（中央／サラウンド）方向に対して１つの角度（ｃｓ）として表わすことを仮定する。
２つの指向方向は符号を付した変数である。ｌｒとｃｓの両方がゼロであるとき、入力信
号は指向されない─即ち、２つの入力チャネルが相関付けられない。
【００５７】
入力が方向的にエンコードされた単一の信号からなるとき、２つの指向方向がそれらの
最大値を有する。しかし、このような条件下では、これらは独立的でない。指向値を角度
として表わすことに対する利点は、１つの信号しかないとき２つの指向値の絶対値が４５
度まで加算しなければならないことである。入力が強く指向された信号と共に相関しない
素材を含むとき、指向値の絶対値の和は４５度より小さくなければならない。
【００５８】
｜lr｜+｜cs｜≦45 （２）
マトリックス要素の値を指向値により形成される２次元面上にプロットするならば、この
面の中心は値（０，０）を持ち、指向値の和に対する適正値は４５を越えることがない。
実際に、非線形フィルタの挙動により和が４５を越えることはあり得ない─米国特許出願
第０８／７４２，４６０号に請求されたｌｒとｃｓの小さい方を制限する回路─従って、
その和が４５度を越えなかった。この請求の範囲については本文ではこれ以上論述しない
。マトリックス要素に対する数学的関係はオーバーランの間は良好な挙動となるものとす
る。マトリックス要素をグラフ表示するとき、入力変数の適正値を越えるときは値を任意
にゼロにする。このことは、境界の射影に沿った要素の挙動を直接見ることを可能にし、
─射影後に強く指向された信号が続く。グラフィックスは、マトラブ言語により生成され
た。マトラブ言語においては、マトラブ言語が角度変数が実際の角度値より１大きいこと
を要求するので、指向されなかった位置は（４６，４６）となる。このことは過度に混乱
しないことが望ましい。
【００５９】
マトリックス・デコーダに対する以前の設計は、強く指向された信号に対するマトリッ
クスの挙動、即ち、当該面の境界周囲におけるマトリックス要素の挙動のみを考察しよう
とする。これは、展望における基本的な誤りである。フィルムあるいは音楽のいずれでも
実際の信号を検討すると、面の境界にはほとんど達しないからである。ほとんどの場合、
信号は面の中間付近、即ち、中央の僅かに前方で揺動する。これらの条件下のマトリック
スの挙動は、音にとって非常に重要である。これら要素を前の要素に比較するとき、中間
領域における面の複合性における著しい増加を見出すことができる。音における改善に役
割を担うのはこのような複合性である。
【００６０】
このような複合性が価値を有する。当方の元の１９８７年の設計─１９８９年の米国特
許参照─は、アナログ成分による構成は簡単なものであった。新しい要素は、ディジタル
構成では些細なものである１次元の索引テーブルによってほとんど完全に記述されるよう
に設計される。同様な性能を有するアナログ・バージョンの設計は可能であるが、些細な
ものではない。
【００６１】
本願においては、マトリックス要素の幾つかの異なるバージョンを対照する。最も古い
ものは、１９８９年の弊米国特許からの要素である。これらの要素は、当方の最初のサラ
ウンド・プロセッサにおいて用いられ、（サラウンド・チャネルにおける同じものではな
い）左、中央および右のチャネルにおける標準的な（ドルビー）サラウンド・プロセッサ
の要素と同じものである。当方の設計では、サラウンド・チャネルは中央チャネルに対し
て対称的に取扱われる。標準的な（ドルビー）デコーダにおいては、サラウンド・チャネ
ルは別様に取扱われ、この問題は本願において後で詳細に論述される。
【００６２】
ここで述べる要素は、つねに正しくスケールされるとはかぎらない。一般に、これら要
素は、任意の所与のチャネルに対するゼロでないマトリックス要素の指向されない値が１
であるように示される。実際には、これらの要素は通常、各要素の最大値が１以下である
ようにスケールされる。いずれの場合も、最終的な製品においては、要素のスケーリング
は較正手順において更に変更される。本明細書で示すマトリックス要素は、適切な定数に
よりスケール付け可能であると見なすことができる。
【００６３】
１０．１９８９年米国特許における左前方マトリックス要素
ｃｓおよびｌｒがそれぞれ中央／サラウンドおよび左／右の軸における度単位の指向方
向であるとする。
【００６４】
１９８９年の米国特許において、前方マトリックス要素に対する式は下記のように与え
られる。
【００６５】
左前方象限では、
LFL＝1-0.5*G(cs)+0.41*G(lr)                 （３ａ）
LFR＝-0.5*G(cs) （３ｂ）
右前方象限では、
LFL＝1-0.5*G(cs) （３ｃ）
LFR＝-0.5*G(cs) （３ｄ）
左後方象限（ｃｓが負であることを想起されたい）では、
LFL＝1-0.5*G(cs)+0.41*G(lr) （３ｅ）
LFR＝-0.5*G(cs) （３ｆ）
右後方象限では、
LFL＝1-0.5*G(cs) （３ｇ）
LFR＝-0.5*G(cs) （３ｈ）
関数Ｇ（ｘ）は、１９８９年の米国特許において実験的に決定され、１９９１年の米国
特許においては数学的に規定されている。この関数は、ｘが０から４５度まで変化すると
き０から１へ変化する。指向が左前方象限（ｌｒおよびｃｓがともに正である）にあると
き、Ｇ（ｘ）は１−｜ｒ｜／｜ｌ｜に等しく示すことができ、ここで｜ｒ｜および｜ｌ｜
は左右の入力振幅である。Ｇ（ｘ）はまた、色々な数式を用いて指向角度に関して記述す
ることができる。これら数式の１つは１９９１年の米国特許において示され、別の数式は
本文において後で示される。ｌｒ軸およびｃｓ軸に対して３次元でプロットされたＬＦＬ
およびＬＦＲのマトリックス要素のグラフについては図５および図６を参照されたい。
【００６６】
文献［１］において、これらのマトリックス要素は、指向されない素材のラウドネスが
指向方向の如何に拘わらず一定でなければならないという要件を加えることにより改善さ
れた。このことは、数学的には、ＬＦＬおよびＬＦＲのマトリックス要素の平均２乗平方
根の和が一定でなければならないことを意味する。前記論文において、この目標が指向の
方向において変更されるべきこと、すなわち、指向が全左方であるときこれらマトリック
ス要素の平方和が３ｄＢだけ増加すべきことが指摘された。図７は、これらのマトリック
ス要素の平方和を示し、上記マトリックス要素が一定のラウドネスの要件を満たさないこ
とを示している。図７において、この値が指向されない位置から右へ軸に沿った０．７１
で一定であることに注目されたい。左に対して指向されない素材は値１まで３ｄＢ増加し
、中央あるいは後方へ指向されないと値０．５まで３ｄＢだけ低減する。グラフの当該部
分は、左におけるピークによって隠される。後方向のレベルは、中央方向におけるレベル
に等しい。
【００６７】
米国特許出願第０８／７４２，４６０号および文献［１］において、正弦および余弦に
よりマトリックス式における関数Ｇ（ｘ）を置換することにより、図７における振幅誤差
を補正した。式（４ａ）ないし式（４ｈ）により以下に記述された補正要素ＬＦＬおよび
ＬＦＲの平方和の結果として得るグラフについては図８参照。
【００６８】
面の全右半部における一定の値０．７１が左の頂点に向けて１まで増加することに注目
されたい。左前方象限については、
LFL＝cos(cs)+0.41*G(lr) （４ａ）
LFR＝-sin(cs) （４ｂ）
右前方象限については、
LFL＝cos(cs) （４ｃ）
LFR＝-sin(cs) （４ｄ）
左後方象限については、
LFL＝cos(-cs)+0.41*G(lr) （４ｅ）
LFR＝sin(-cs) （４ｆ）
右後方象限については、
LFL＝cos(-cs) （４ｇ）
LFR＝sin(-cs) （４ｈ）
【００６９】
１１．左前方マトリックス要素に対する改善
セパレーション１９９６年３月に、これらマトリックス要素に対して幾つかの変更を行
った。基本的な関数の依存性は保持したが、前方ではｃｓ軸に沿って更なるブーストを付
加し、後方においてはｃｓ軸に沿ってカットを付加した。ブーストの理由は、前方へパン
されたステレオ音楽による演奏を改善することであった。後方におけるカットの目的は、
ステレオ音楽が後方へパンされるとき前方チャネルと後方チャネル間のセパレーションを
増すことであった。
【００７０】
前方左象限については、
LFL＝(cos(cs)+0.41*G(lr))*boost1(cs) （５ａ）
LFR＝(-sin(cs))*boost1(cs) （５ｂ）
右前方象限については、
LFL＝(cos(cs))*boost1(cs) （５ｃ）
LFR＝(-sin(cs))*boost1(cs) （５ｄ）
左後方象限については、
LFL＝(cos(-cs))+0.41*G(lr))/boost1(cs) （５ｅ）
LFR＝(sin(cs))/boost(cs) （５ｆ）
右後方象限については、
LFL＝(cos(cs))/boost(cs) （５ｇ）
LFR＝(sin(cs))/boost(cs) （５ｈ）
関数Ｇ（ｘ）は、１９８９年の米国特許における関数と同じものである。入力として角
度で表わされるとき、前記関数は下式に等しく示すことができる。
【００７１】
G(x)＝1-tan(45-x) （６）
１９９７年３月において用いられた如き関数ｂｏｏｓｔ１（ｃｓ）は、最初の２２．５
度の指向にわたり印加される合計３ｄＢの線形ブーストであり、次の２２．５度では０ｄ
Ｂまで再び低減する。Ｂｏｏｓｔ１（ｃｓ）は、下記のマトラブ・コードのｃｏｒｒ（ｘ
）により示される（コメント行はパーセント記号％が先頭にある）。
【００７２】
％２２．５度で＋３ｄＢのブースト関数を計算
％ｃｏｒｒ（ｘ）を３ｄＢに上昇して保持する、ｃｏｒｒｌ（ｘ）を上昇しその後に再度
下降する
ｆｏｒｘ＝１：２４ｘ；％ｘは０から２３度を表す１から２４の値をもつ
ｃｏｒｒ（ｘ）＝１０∧（３＊（ｘ−１）／（２３＊２０）９；％３ｄＢに上昇しこの範
囲を越える
ｃｏｒｒｌ（ｘ）＝ｃｏｒｒ（ｘ）；
ｅｎｄｆｏｒ
ｘ＝２５：４６％ｃｏｒｒｌに対して下降このレンジ２４から２５度を越える
ｃｏｒｒ（ｘ）＝１．４１：
ｃｏｒｒｌ（ｘ）＝ｃｏｒ（４８−ｘ）；
ｅｎｄ
式（５ａ）ないし（５ｈ）から結果として得るＬＦＬのプロットについては図９を参照
されたい。指向が中央に向けて移動するときブーストがともにｌｒ＝０軸および左から中
央の境界に沿って印加されることに注目されたい。また、指向が後方へ移動するときのレ
ベルにおける低下にも注目されたい。
【００７３】
１９９７年３月の回路の性能は改善することができる。第１の問題は、左および中央間
と右および中央間との境界に沿った指向の挙動にある。強い１つの信号が左から中央へパ
ンするとき、図９においてＬＦＬマトリックス要素の車両が左および中央間の最大半分ま
で増加することが判る。このような値の増加は、中央信号がステレオ音楽に加えられると
き、左および右の主出力に対するレベルにおける計画的な増加の意図しない結果である。
【００７４】
ステレオ信号が前方へパンされるとき、これら出力からの相関成分のマトリックスによ
る除去を補償するため左右の前方出力がレベルにおいて増加すべきことが望ましい。しか
し、これらの条件下でレベルを増加するため用いられる方法は、入力のｌｒ成分が最小で
あるとき、即ち、左あるいは右の正味の指向がないときにのみ生じるべきである。１９９
７年３月におけるこのような増加を実現するため選択された方法は、値ｌｒには依存せず
、強い信号が境界に跨がってパンされたときレベルの増加を結果として生じた。
【００７５】
ブーストは、ｌｒ＝０軸に沿ってのみ必要である。ｌｒがゼロでないとき、マトリック
ス要素はブーストされるべきでない。この問題は、マトリックス要素に対して掛算の代わ
りに、加算項を用いることにより解決することができる。下記のマトラブ・コードにより
境界制限ｃｓ値である新たな指向指数を定義する。
【００７６】
ｌｒおよびｃｓの両方が＞０であること、─即ち、左前方象限にあるものとする（ｃｓ
およびｌｒが１から４６まで変化するマトラブ規約に従うものとする）
【００７７】
【数１】
2006238498.tif 000003
ｃｓ＜２２．５およびｌｒ＝０（マトラブ規約では、ｃｓ＜２４およびｌｒ＝１）であ
るならば、ｂｃｓはｃｓに等しい。しかし、ｌｒが増加すると、ｂｃｓはゼロに低減する
。ｃｓ＞２２．５ならば、ｌｒが増加するときｂｃｓもまた低減する。
【００７８】
次に、必要な補正関数を見出すために、ｌｒ＝０軸に沿った、ブーストされたマトリッ
クス要素とブーストされないマトリックス要素との間の差異を見出す。この差異をｃｏｓ
＿ｔｂｌ＿ｐｌｕｓおよびｓｉｎ＿ｔｂｌ＿ｐｌｕｓと呼ぶ。マトラブ・コードを用いて
、
【００７９】
【数２】
2006238498.tif 000004
ベクトルｓｉｎ＿ｔｂｌ＿ｐｌｕｓおよびｃｏｓ＿ｔｂｌ＿ｐｌｕｓは、平坦な正弦お
よび余弦と、ブーストされた正弦および余弦との間の差異である。次に、下記のように定
義する。
【００８０】
LFL＝cos(cs)+0.41*G(lr)+cos＿tbl＿plus(bcs) （７ａ）
LFR＝-sin(cs)-sin＿tbl＿plus(bcs) （７ｂ）
前方右象限におけるＬＦＬおよびＬＦＲは類似するが、＋０．４１＊Ｇ項はない。これ
らの新たな定義は、図１０のグラフに示されるマトリックス要素を導く。
【００８１】
図１０において、新たな要素が左から中央の境界に沿って、ならびに中央から右の境界
に沿って適正な振幅を有することに注目されたい。
【００８２】
後方象限における指向もまた最適ではない。指向が後方へのものであるとき、上記マト
リックス要素は下式により与えられる。
【００８３】
LFL＝cos＿tbl＿minus(-cs)+0.41*G(-cs) （８ａ）
LFR＝sin＿tbl＿minus(-cs) （８ｂ）
これらのマトリックス要素は、１９８９年の米国特許における要素とほとんど同じもの
である。強い信号が左から後方へパンする場合について考察しよう。１９８９年の米国特
許のマトリックス要素は、この信号が完全に後方に対するものである（ｃｓ＝−４５，ｌ
ｒ＝０）ときにのみ、前方左出力からの出力の完全な打ち消しとなるように設計された。
しかし、ロジック７デコーダにおいては、エンコードされた信号が左後方の方向に達する
（ｃｓ＝−２２．５およびｌｒ＝２２．５）ときに左前方出力からの出力がゼロであるこ
とが望ましい。左前方出力は、信号が更に全後方へパンするときゼロのままでなければな
らない。１９９７年３月において用いられたマトリックス要素─先に述べた─は、信号が
左後方位置へパンされるとき前方左チャネルにおける出力が結果として約−９ｄＢとなる
。このレベル差は、マトリックスの優れた性能に対して充分なものであっても、これがあ
り得るほどは良好ではない。
【００８４】
当該性能は、左後方象限におけるＬＦＬおよびＬＦＲのマトリックス要素を変更するこ
とによって改善することができる。ここでは、マトリックス要素が左と後方間の境界に沿
ってどのように変化するかが関心事であることに注目されたい。前記境界に沿ったマトリ
ックス要素の挙動を見出すため、文献［１］に示された数学的方法を用いることができる
。ｔが０（左方）から−２２．５度（左後方）へ変化するとき、左前方出力の振幅が関数
Ｆ（ｔ）で低減するものと仮定しよう。この方法は、下記のマトリックス要素を与える。
【００８５】
LFL＝cos(t)*F(t)-/+sin(t)*(sqrt(1-F(t)^2)) （９ａ）
LFR＝(sin(t)*F(t)+/-cos(t)*(sqrt(1-F(t)^2))) （９ｂ）
Ｆ（ｔ）＝ｃｏｓ（４＊ｔ）を選択し正しい信号を選択するならば、これらは下式へ簡
単にする。
【００８６】
LFL＝cos(t)*cos(4*t)+sin(t)*sin(4*t) （９ｃ）
LFR＝(sin(t)*cos(4*t)-cos(t)*sin(4*t) （９ｄ）
これら係数ＬＦＬ（実線カーブ）とＬＦＲ（点線カーブ）のｔに対するプロットについ
ては図１１を参照されたい。（マトラブ・コードでの全ての角度が整数であるため、中間
における僅かな欠陥は２２．５度における点の欠如によるものである）  これらマトリッ
クス要素は良好に働く─ｔが０度から２２．５度まで変化するとき前方左出力がゼロまで
平滑に低減される。指向が２２．５度から４５度（全後方）まで継続するとき出力がゼロ
に止まることが求められる。境界のこの部分に沿って、
ＬＦＬ＝-sin(t) （１０ａ）
ＬＦＲ＝cos(t)       （１０ｂ）
これらのマトリックス要素がｌｒ＝０の境界に沿ってマトリックス要素から遠くにある
ことに注目されたい。ここで、文献［１］では、この値は
ＬＦＬ＝cos(cs) （１０ｃ）
ＬＦＲ＝sin(cs) （１０ｄ）
であった。
【００８７】
これらのマトリックス要素が強い指向信号により適正に挙動するように設計されことに
注目されたい─ここで、ｃｓとｌｒの両方が最大値を持つ。ｌｒが略々ゼロである場合─
即ち、後方へパンされたステレオ信号がある場合、以前のマトリックス要素は信号に対し
て良好であった。ｌｒおよびｃｓが境界に近づくとき往時のマトリックス要素をより新し
いマトリックス要素へ平滑に変形する方法を必要とする。線形補間法を用いることができ
る。数が多くなると高価になるレキシコン社の製品で用いられたプロセッサにおいては、
優れた方策は、下記のマトラブ・セグメントにより定義される如き新たな変数─ｌｒおよ
びｃｓの最小値を定義することである。即ち、
【００８８】
【数３】
2006238498.tif 000005
そして、ｂｐに依存する新たな補正関数
【００８９】
【数４】
2006238498.tif 000006
次いで、当該象限におけるＬＦＬおよびＬＦＲを下記のように定義する。即ち、
LFL＝cos(cs)/(cos(cs)+sin(cs))-front＿boundary＿tbl(bp)+0.41*G(lr)（１１ａ）
LFR＝sin(cs)/(cos(cs)+sin(cs))+front＿boundary＿tbl(bp) （１１ｂ）
ｃｏｓ（ｃｓ）＋ｓｉｎ（ｃｓ）の補正に注目されたい。ｃｏｓ（ｃｓ）をこの係数で
除すと、関数１−０．５＊Ｇ（ｃｓ）を得るが、これは当該象限におけるドルビー・マト
リックスと同じものである。ｓｉｎ（ｃｓ）をこの係数で除すと、往時の関数＋０．５＊
Ｇ（ｃｓ）を得る。
【００９０】
同様に、右後方象限においては、
LFL＝cos(cs)/(cos(cs)+sin(cs))＝1-0.5*G(cs) （１２ａ）
LFR＝sin(cs)/(cos(cs)+sin(cs))＝0.5*G(cs) （１２ｂ）
これらの値のグラフ表示については、図１２および図１３を参照されたい。
【００９１】
左後方からの係数のグラフを示す図１２において、左後方の境界に沿った大きな補正に
注目されたい。これは、指向が左から左後方になるとき前方左出力をゼロにさせる。指向
が全後方へ進むとき、この出力はゼロに止まる。ｌｒ＝０軸に沿ってかつ右後方象限にお
いては、当該関数はドルビー・マトリックスと同じである。
【００９２】
図１３において、左から後方の境界における大きなピークに注目されたい。これは、指
向が左後方から全後方になるとき、ＬＦＬマトリックス要素に関して働いて前記境界に沿
って前方出力をゼロに保持する。再び、ｌｒ＝０軸に沿って後方向にかつ後方象限におい
て、マトリックス要素はドルビー・マトリックスと同じものである。
【００９３】
ロジック７マトリックスの設計の主な設計目標の１つは、デコーダの出力に存在した指
向されない素材の任意の所与の出力におけるラウドネスが同時に存在する指向信号の方向
の如何に拘わらず一定でなければならないことである。前に説明したように、これは、指
向方向の如何に拘わらず、各出力に対するマトリックス要素の平方和が１でなければなら
ないことを意味する。前に説明したように、この要件は、問題の出力の方向に強い指向が
あるとき変更されねばならない。すなわち、左前方出力に向いているならば、指向が全左
になるときマトリックス要素の平方和が３ｄＢだけ増加しなければならない。上記のマト
リックス要素もまた、指向がｌｒ＝０軸に沿って前後方向に移動するとき、前記要件をや
や変更する。
【００９４】
しかし、マトリックス要素の平方和の平方根をプロットすることにより、当方の設計の
成功を依然として検証することができる。改変された設計に対するこれらのプロットにつ
いては図１４および図１５を参照されたい。
【００９５】
図１４において、左方向における３ｄＢのピークと中央方向において信号が指向されな
い状態から２２．５度になるときのやや弱いピークとに注目されたい。（このプロットに
ついては、後方の象限における１／（ｓｉｎ（ｃｓ））の補正を削除し、その結果結果と
して得る和がどのように正確に１になったかを知ることができる。）このピークは、半分
前方の指向における左右の出力の慎重なブーストの結果である。他の象限では、設計意図
であったように、ｒｍｓの和が１に非常に近いことに注目されたい。後方左象限における
値は、マトリックス要素を生じるため用いられる方法が近似するが整合がやや良好である
とき、１にそれほど近くない。
【００９６】
図１５において、右方へは指向されない（中間の）軸が値１を持ち、中央の頂点が値０
．７１を持ち、後方の頂点が値０．５を持ち、左方の頂点が値１．４１を持つ。中央軸に
対して中間に沿ったピークに注目されたい。
【００９７】
１２．前方指向における後方マトリックス要素
１９８９年の米国特許における後方のマトリックス要素（標準的な較正較正手順の効果
を示すためここでは０．７１だけのスケーリングを導入したことを除いて）は、下式によ
り与えられる。即ち、
前方左象限については、
LRL＝0.71*(1-G(lr)) （１３ａ）
LRR＝0.71*(-1) （１３ｂ）
後方左象限については、
LRL＝0.71*(1-G(lx)+0.41*G(-cs)) （１３ｃ）
LRR＝-0.71*(1+0.41*G(-cs)) （１３ｄ）
（面の右半分が同じであるが、ＬＲＬおよびＬＲＲを切換える）
ドルビー・プロ・ロジックにおける後方マトリックス要素は、（同様な較正較正後）
前方左象限については、
LRL＝1-G(lx) （１４ａ）
LRR＝-1 （１４ｂ）
後方左象限については、
LRL＝1-G(lr) （１４ｃ）
LRR＝-1 （１４ｄ）
（面の右半分は同じであるが、ＬＲＬおよびＬＲＲを切換える）
ｃｓ＝−４５度であるとき、ドルビーの要素および１９８９年の米国特許の要素が後方
左象限において等しくなるように較正されることに注目されたい。
【００９８】
１３．ドルビー・プロ・ロジックにおけるサラウンド・レベルの小さな逸脱
このドルビー要素は、１９８９年の弊米国特許に類似するが、後方においてｃｓに依存
するブーストはない。このような差異は、標準的な較正手順後に要素が指向されない信号
に対して非常に異なる値を持つときは、実際に非常に重要である。一般に、このマトリッ
クス要素の記述は３個のデコーダに対する較正手順を考察するものではない。比較的任意
のスケーリングを有する全てのマトリックス要素を得る。ほとんどの場合、要素はあたか
も最大値１．４１を持つかのように提供される。実際に、技術的な理由から、マトリック
ス要素は全て１より小さい最大値を持つように最終的にスケールされる。更に、デコーダ
が最終的に使用に供されるときは、ラウドスピーカに対する各出力の利得が調整される。
マトリックス要素を調整するために、等しい音響出力を持つ４つの主な方向─左、中央、
右およびサラウンドからエンコードされた信号が再生され、各出力の利得は音響出力が聴
取位置において等しくなるまで調整される。このことは、実際には、デコーダの４つの出
力が全指向の条件下で等しくなるように、マトリックス要素の実際のレベルがスケールさ
れることを意味する。明らかに、このような較正を前述の後方要素に対する式に含めた。
【００９９】
前方に指向されあるいは指向されない条件における要素の３ｄＢの差は無意味ではない
。指向されない条件においては、１９８９年の米国特許からの要素が値０．７１を持ち、
要素の平方和は値１を有する。このことは、較正されたときはドルビー要素には妥当しな
い。ＬＲＬは指向されない値１を持ち、平方和は１９８９年の米国特許の出力より２ない
し３ｄＢ高くなる。マトリックスが指向されないときは、較正手順が「ドルビー・サラウ
ンド」パッシブ・マトリックスには対応しないマトリックスを生じる結果となることに注
目されたい。ドルビー・サラウンド・パッシブ・マトリックスは、後方出力が０．７１＊
（Ａin−Ｂin）の値を持たねばならず、ドルビー・プロ・ロジックのマトリックスはこの
ような仕様は満たさないことを規定する。結果は、入力ＡおよびＢが相関性のないとき後
方出力が他の出力より３ｄＢ強くなることである。後方出力を分担する２個のスピーカが
あるならば、デコーダ入力が相関されないときは、各々が単一の後方スピーカより３ｄＢ
ソフトになるように調整され、これが５個全てのスピーカに略々等しい音響出力を持たせ
る。１９８９年の米国特許からのマトリックス要素が用いられるとき、デコーダ入力が相
関されないとき、同じ較正手順が３ｄＢ少ない後方からの音響出力を生じる結果となる。
【０１００】
入力が相関性のないときは、後方チャネルがどれだけの音量であるべきかの問題は結局
は好みの問題である。サラウンドエンコードレコーディングが演奏されるときは、レコー
ディングがミックスされるときプロジューサが聴いたバランスを再生したいものである。
このようなバランスの達成は、組合組合せにおけるデコーダおよびエンコーダに対する設
計目標である。しかし、標準的なステレオ素材の場合は、目標は、興趣があり耳障りでな
いサラウンドを生じながら元のレコーディングにおける出力バランスを再生することであ
る。ドルビー・マトリックス要素における問題は、従来の２チャネル・レコーディングに
おける出力バランスがマトリックスに保存されないことである。サラウンド・チャネルは
強すぎ、中央チャネルは弱すぎる。
【０１０１】
このような問題の重要性を知るために、３つの成分、即ち相関されない左右の成分およ
び別個の相関されない中央成分からなるデコーダに対する入力があるときになにが生じる
かを考察しよう。
【０１０２】
Ain＝Lin-0.71*Cin （１５ａ）
Bin＝Rin+0.71*Cin （１５ｂ）
ＡinおよびＢinが従来のステレオ・システムにより演奏されるとき、室内の音響出力は
Ｌin2＋Ｒin2＋Ｃin2に比例する。３つ全ての成分が略々等しい振幅を持つならば、中央
成分の左に右を加えた成分に対する出力比は１：２となる。
【０１０３】
ＬinおよびＲinに対するＣinの出力比の如何に拘わらず、デコーダがステレオと略々同
じ出力比で音響出力を室内で再生したいと思う。このことを数学的に表わすことができる
。他の全てのマトリックス要素が所与のとおり用いられるならば、実質的に等しい出力比
の要件がｃｓ軸に沿う中央マトリックスの関数形態を規定する。マトリックスが完全に指
向されるとき、即ち標準的な較正より３ｄＢ少ないとき、後方の音響出力が他の３出力よ
り３ｄＢ少ないように較正されたドルビー・マトリックス要素を前提とすると、中央マト
リックス要素は図１６に示される形状を持つべきである。標準的な較正に対しては、同じ
ことを行うことができ、図１７における結果となる。
【０１０４】
図１６において、デコーダ出力における出力比がステレオにおける出力比と同じである
べきことを前提とし、後方のドルビー・マトリックス要素が典型的に使用されるレベルに
おいて３ｄＢ低く較正されると、実際の値が指向されない信号および完全に指向された信
号に対して妥当な結果を生じるが、この実際の値は中間においては約１．５ｄＢ低い。
【０１０５】
図１７において、ステレオ出力に対する等しい出力比がドルビー・プロ・ロジックにお
いて実際に使用されるマトリックス要素と較正を生じることを前提とすると、実際の値が
ｃｓの全ての値に対して低すぎる３ｄＢより高いことに注目されたい。
【０１０６】
これら２つの図は、ミックス技術者がしばしば気が付くなにか─即ち、ドルビー・プロ
・ロジック・システムにおける再現のため調製されるミックスがステレオでの再現のため
調製されるミックスより多くの中央ラウドネスを必要とし得ることを示す。反対に、プロ
・ロジック・デコーダで再生されたときはステレオのため調製されたミックスが音声の鮮
明度を失うことになる。皮肉にも、これは受動ドルビー・サラウンド・デコーダでは真実
でない。中央マトリックス要素について論議するとき、再びこのような問題に対処するこ
とにする。
【０１０７】
１４．２つの独立的な後方出力の生成
１９８９年の米国特許の要素とドルビー要素の双方における主な問題は、１つの後方出
力しかないことである。１９９１年の米国特許が２つの独立的な側方出力を生成する方法
を開示しており、この特許における数学的処理が１９９６年の文献［１］および米国特許
出願第０８／７４２，４６０号において前方左象限に包含されていた。当該象限における
要素の目標は、同時に存在する指向されないＺＡＲに対する左後方チャネルからの一部の
出力を維持しながら、左から中央へ指向される信号の出力を除去することであった。この
ような目標を達成するため、ＬＲＬマトリックス要素が下記の形態を持つものとした。
【０１０８】
左前方象限については、
LRL＝1-GS(lr)-0.5*G(cs) （１６ａ）
LRR＝-0.5*G(cs)-G(lr) （１６ｂ）
明らかなように、これらのマトリックス要素は１９８９年の米国特許の要素に非常に類
似しているが、ＬＲＲにＧ（ｌｒ）項を、またＬＲＬにＧＳ項を付加したものである。Ｇ
（ｌｒ）は、デコーダのＢ入力チャネルからの信号を左後方出力へ追加し、指向された信
号が除去されつつあるとき一部の指向されない信号出力を提供するため含まれた。次に、
完全に指向された信号が左から中央へ移動するとき信号出力があってはならないという基
準を用いて、関数ＧＳ（ｌｒ）に対する解を得た。数式の更に複雑な表現が１９９１年の
米国特許に示されるが、ＧＳ（ｌｒ）に対する数式がＧ2（ｌｒ）と等しくなった。この
２つの表現は同じものとして示すことができる。
【０１０９】
文献［１］においては、これらの要素は、自らを指向されない素材に対する一定のラウ
ドネスに近づけるため（ｓｉｎ（ｃｓ）＋ｃｏｓ（ｃｓ））のブーストが与えられること
によって補正される。右前方象限においては全く良好であるが、かかる補正は左前方象限
においてはそれほど良好ではない。図１８を参照されたい。（右前方象限に対しては、マ
トリックス要素は１９８９年の米国特許におけるＬＲＬおよびＬＲＲの要素と同じである
。）
【０１１０】
図１８において、前方左象限においては、中間から左の頂点に対する線に沿って３ｄＢ
の弛みがあり、左と中央間の境界に沿って略々３ｄＢのレベルにおけるブーストがあるこ
とに注目されたい。後方象限における山の範囲については後で論述する。同図では、図２
０における本発明に対する良好な対比を可能にするため、Ｖ１．１１における「ｔｖマト
リックス」の補正が除去された。
【０１１１】
図１８は、音響出力における幾つかの問題を示している。最初に、ｃｓ＝０軸に沿った
平方和における弛みについて考察しよう。この弛みは、ＬＲＲにおけるＧ（ｌｒ）の関数
形態が最適でないゆえに存在する。Ｇ（ｌｒ）の選択は任意であり、往時の設計ではこの
関数はデコーダに既に存在しており、アナログ回路におけるその実現は容易である。    
【０１１２】
理想的には、当該式に関数ＧＲ（ｌｒ）を含み、かつＬＲＬとＬＲＲの平方和をｃｓ＝
０軸に沿って一定に保持し、かつ左と中央間の境界に沿って出力をゼロに保持するように
ＧＳ（ｌｒ）およびＧＲ（ｌｒ）を選択することを欲する。これは可能である。また、マ
トリックス要素がｌｒ＝０軸に沿って右前方象限におけるマトリックス要素と同じもので
あることを確証したいとも欲する。このため、下記のとおり仮定する。即ち、
LRL＝cos(cs)-GS(lr) （１７ａ）
LRR＝-sin(cs)-GR(lr) （１７ｂ）
平方和がｃｓ＝０軸に沿って１となることを欲する。
【０１１３】
(1-GS(lr))2+(GR(lr))2＝1 （１８）
かつ、出力が指向された信号に対してゼロである、即ち、ｔがゼロから４５度へ変化する
ことを欲する。
【０１１４】
LRL*cos(t)+LRR*sin(t)＝0 （１９）
式１８および式１９は、ＧＲおよびＧＳに対するめんどうな象限式を生じる結果となり、
これは数学的に解かれ図１９においてグラフ化される。図示のようなＧＳおよびＧＲの使
用は、ｃｓ＝０軸に沿った出力和に所期の大きな改善をもたらす結果となる。しかし、左
と中央間の境界に沿った平方和におけるピークが残る。
【０１１５】
実際の設計においては、このような誤差を補償することはおそらくはそれほど重要では
ないが、下記の方策により発見的にこれを行うことを決断した。ｌｒおよびｃｓに基く新
たな変数の組合せに依存する係数により両方のマトリックス要素を除す。この新たな変数
をｘｙｍｉｎと呼ぶ。（実際には、除算を用いずに、以下に述べる係数の逆数で乗じる。
）マトラブ表記では、％ｘまたはｙの最小を見つける
ｘｙｍｉｎ＝ｘ；
ｉｆ（ｘｙｍｉｎ＞ｙ）
ｘｙｍｉｎ＝ｙ；
ｅｎｄ
ｉｆ（ｘｙｍｉｎ＞２３）
ｘｙｍｉｎ＝２３；
ｅｎｄ
％は、ｘｙｍｉｎがゼロから２２．５度まで変化することを示す。
【０１１６】
次に、ｘｙｍｉｎを用いて境界に沿ったマトリックス要素に対する補正を知る。
前方左象限においては、
LRL＝(cos(cs)-GS(lr))/(1+0.29*sin(4*xymin)) （２０ａ）
LRR＝(-sin(cs)-GR(lr))/(1+0.29*sin(4*xymin)) （２０ｂ）
前方右象限においては、
LRL＝cos(cs) （２０ｃ）
LRR＝-sin(cs) （２０ｄ）
文献［２］においては、これらの要素は更に「ｔｖマトリックス」補正により乗じられ
る。本文における図２０は、「ｔｖマトリックス」補正を行わないマトリックス要素を示
す。本願においては、このような補正は、マトリックスに後続する周波数依存回路によっ
て処理されるもので、後で記述する。
【０１１７】
図２０において、平方和が１に近くかつ後方におけるレベルの意図的な増加を除いて連
続的であることに注目されたい。
【０１１８】
１５．後方指向における後方マトリックス要素
１９９１年の米国特許に示された後方マトリックス要素は、５チャネル・デコーダには
適さず、当方のＣＰ−３製品においては実践的にに修正された。文献［１］および米国特
許出願第０８／７４２，４６０号は、左後方象限の境界に沿ってこれら要素を得る数学的
方法が示された。当該方法は、境界に沿っては働くが、ｌｒ＝０軸に沿って、かつｃｓ＝
０軸に沿って不連続を生じる結果となった。１９９７年３月の米国特許では、これらの不
連続は、マトリックス要素に対する更なる補正によって（ほとんど）修復され、これが指
向の境界に沿って当該マトリックス要素の挙動を保持した。
【０１１９】
本願に述べる要素については、これらの誤りは補間法によって補正された。最初の補間
がＬＲＬに対するｃｓ＝０の境界に沿って不連続を固定する。この補間法は、ｃｓがゼロ
であるとき値をＧＳ（ｌｒ）の値に一致させ、またｃｓが後方に向けて負の方向に増加す
るとき、この値を前の一致により与えられる値へ平滑に増加させる。第２の補間法は、Ｌ
ＲＲをｃｓ＝０軸に沿ってＧＲ（ｌｒ）の値へ補間させる。
【０１２０】
１６．右から右後方への後方指向における左側方／後方出力
最初に、指向が中立であるか全右および右後方間のどこかであるときの左後方左および
左後方右のマトリックス要素について考察しよう。即ち、ｌｒは０度から−４５度まで変
化し得、ｃｓは０度から−２２．５度まで変化し得る。
【０１２１】
これらの条件下では、入力の指向成分は左出力から除去されねばならず─指向が右また
は右後方に対するときに後方左チャネルから出力があってはならない。
【０１２２】
１９９１年の米国特許に記載されたマトリックス要素が当該目標を達成する。これらの
要素は、指向されないラウドネスに対するｓｉｎ（ｃｓ）＋ｃｏｓ（ｃｓ）の補正を付加
した４チャネル・デコーダにおける後方マトリックス要素と実質的に同じものである。こ
れが行われると、マトリックス要素は単純な正弦および余弦である。即ち、
LRL＝cos(-cs)＝sri(-cs) （２１ａ）
LRR＝sin(-cs)＝sric(-cs) （２１ｂ）
０度から２２．５度までの範囲にわたるｓｉｎ（ｘ）に等しい新たな関数ｓｒｉ（ｘ）
と、ｃｏｓ（ｘ）に等しいｓｒｉ（ｘ）とを定義したことに注目されたい。左の指向にお
ける左後方のマトリックス要素の定義においてこれらの関数を再び用いることになろう。
【０１２３】
１７．右後方から後方への後方指向における左側方／後方出力
次に、ｃｓが−２２．５度より大きくなるときの同じマトリックス要素について考察し
よう。文献［１］および前述の２つの米国特許出願において述べたように、ＬＲＬは前記
範囲にわたって１以上に増加すべきであり、ＬＲＲはゼロに低減すべきである。簡単な関
数がこのことを満たす（ｃｓが負であり、次の式において−２２．５度から−４５度まで
変化することを想起されたい）。
【０１２４】
LRL＝(cos(45+cs)+rboost(-cs))＝(sri(-cs)+rboost(-cs))    （２２ａ）
LRR＝sin(45+cs)＝sric(-cs) （２２ｂ）
Ｒｂｏｏｓｔ（ｃｓ）は、文献［１］および米国特許出願第０８／７４２，４６０号に
おいて定義される。これは、ｒｂｏｏｓｔ（ｃｓ）が０＞ｃｓ＞−２２．５に対してゼロ
であることを除いて、往時のマトリックス要素における関数０．４１＊Ｇ（ｃｓ）に非常
に近く、またｃｓが−２２．５度から−４５度へ変化するときゼロから０．４１まで変化
する。その正確な関数形態は、音響が左後方から全後方へパンされるとき後方出力のラウ
ドネスを一定に保持する要求によって決定される。
【０１２５】
右指向の間における左後方マトリックス要素がこの時完了する。
【０１２６】
１８．左から左後方への指向における左後方要素
左後左および左後方右の要素の挙動は、更に非常に複雑である。ｌｒが４５度から２２
．５度まであるいはゼロ度まで低減するとき、左後方左要素はゼロから略々最大値まで急
速に増加する。文献［１］に示されたマトリックス要素はこれを行うが、先に示したよう
に、ｃｓ＝０の境界における連続による問題がある。
【０１２７】
１９９７年３月リリースの場合は、１つの変数と幾つかの条件項の関数を用いる解決法
が見出された。文献［１］においては、境界の前方側（ｃｓ≧０）ではＬＲＬマトリック
ス要素がＧＳ（ｌｒ）により与えられるので、ｃｓ＝０の境界における問題が生じる。後
方側（ｃｓ＜０）では、文献［１］により示された関数は同じ終端点を持つが、ｌｒがゼ
ロあるいは４５度でないときは異なる。
【０１２８】
文献［１］における数学的方法は、範囲２２．５＜ｌｒ＜４５の範囲にわたる左後方マ
トリックス要素に対する下式を提供する（文献［１］からのこれらの式を書き換えるとき
、ｔ＝４５−ｌｒであることを想起されたい）。
LRL＝cos(45-lr)*sin(4*(45-lr))-sin(45-lr)*cos(4*(45-lr))
＝sra(lr) （２３ａ）
LRR＝-(sin(45-lr)*sin(4*(45-lr))+cos(45-lr)*cos(4*(45-lr)))＝-srac(lr) （２３
ｂ）
この範囲にわたり、２つの新たな関数、即ち、ｓｒａ（ｌｒ）およびｓｒａｃ（ｌｒ）
を有することに注目されたい。
【０１２９】
ｃｓ≧２２．５ならば、ｌｒは依然として０から４５まで変化し得る。文献［１］は、
（ｌｒが範囲０＜ｌｒ＜２２．５を持つとき）ＬＲＬおよびＬＲＲを下式のように定義す
る（文献［１］における図６参照）。
LRL＝cos(lr)＝sra(lr) （２３ｃ）
LRR＝-sin(lr)＝-srac(lr) （２３ｄ）
２つの関数ｓｒａ（ｘ）およびｓｒａｃ（ｘ）は、この時０＜ｌｒ＜４５に対して定義
される。
【０１３０】
１９．  １９９７年３月バージョン
１９９７年３月バージョンは、補間技術を用いて、境界に沿ったＬＲＲを修正する。こ
こでは、２つの不連続がある。ｃｓ＝０の境界に沿って、後方のＬＲＲは、ｃｓ＝０の境
界に沿ってＬＲＲ＝−Ｇ（ｌｒ）を示す前方向に対してのＬＲＲと整合する必要がある。
【０１３１】
１９９７年３月に使用された選択肢は、計算的には幾らか強調的ではあるが、０ないし
１５度の範囲にわたってのｃｓの値に基づく補間を用いることである。言い換えると、ｃ
ｓが零のときに、Ｇ（ｌｒ）を用いてＬＲＲを見出だす。ｃｓが１５度に増加すると、ｓ
ｒａｃ（ｌｒ）の値に補間を行う。
【０１３２】
また、ｌｒ＝０の軸に沿っての不連続の可能性もある。１９９７年３月において、この
不連続は、新しい変数ｃｓ＿ｂｏｕｎｄｅｄを用いて求めた項をＬＲＲに付加することに
より、（幾らかではあるが）修正された。修正項は、単にｓｒｉｃ（ｃｓ＿ｂｏｕｎｄｅ
ｄ）になる。この項は、ｌｒ＝０の軸を横切っての連続性を保証する。
【０１３３】
最初に、ｃｓ＿ｂｏｕｎｄｅｄを以下のＭａｔｌａｂ（マトラブ）記数法で定める。
【０１３４】
【数５】
2006238498.tif 000007
【０１３５】
２０．  ９７年８月のロジック７において実施されたＬＲＬ
本発明において、ＬＲＬは、ＬＲＲのように補間法を用いて計算される。マトラブ記数
法では以下のようである。
【０１３６】
【数６】
2006238498.tif 000008
【０１３７】
２１．  左後方から完全な後方への指向の間の後方出力
指向が左後方から完全な後方へと進むと、エレメントは、リファレンス［１］に示され
たものに従い、後方音量に対しての修正の付加を伴う。マトラブ記数法では以下のようで
ある。
【０１３８】
【数７】
2006238498.tif 000009
これにより、左指向の間に、ＬＲＬおよびＬＲＲのマトリクス・エレメントが完成され
る。右指向に対する値は、定義における左と右とを交換することによって求めることがで
きる。
【０１３９】
２２．  センタ・マトリクス・エレメント
８９年の特許およびドルビープロ・ロジック（Ｄｏｌｂｙ  Ｐｒｏ−Ｌｏｇｉｃ）の両
方が、以下のマトリクス・エレメントを有する。
【０１４０】
前方指向に対しては以下のようである。
【０１４１】
【数８】
2006238498.tif 000010
後方指向に対しては以下のようである。
【０１４２】
【数９】
2006238498.tif 000011
マトリクス・エレメントは、左右軸について対称であるので、右指向に対するＣＬおよ
びＣＲの値は、ＣＬとＣＲとを交換することにより求めることができる。このエレメント
の図式表現に関しては、図２１を参照せよ。
【０１４３】
図２１において、グラフの中間、および右および後方の頂点の値は１である。中央の頂
点の値は１．４１である。実際には、このエレメントはスケーリングされているので最大
値が１である。
【０１４４】
出願番号第０８／７４２４６０号およびリファレンス［１］において、これらのエレメ
ントはサインおよびコサインにより置き換えられる。
【０１４５】
前方指向に対しては以下のようである。
【０１４６】
【数１０】
2006238498.tif 000012
これらの式は実施されなかった。１９９７年３月の製品は８９年の特許におけるエレメ
ントを使用したが、異なるスケーリングおよびＧ（ｃｓ）と異なるブースト関数を用いて
いる。我々は中央出力の指向されないレベルを低減させることが重要であったことを発見
し、プロ−ロジックのレベルよりも４．５ｄＢ小さい値を選択した。ブースト関数（０．
４１＊Ｇ（ｃｓ））は、ｃｓが中央方向に増加するにつれてプロ−ロジックの値に戻すよ
うにマトリクス・エレメントの値を増加するように、変更された。１９９７年３月バージ
ョンにおけるブースト関数は、傾聴テストを通じて発見的に選択された。
【０１４７】
１９９７年３月バージョンにおいて、ｃｓのブースト関数は、以前のように、０から開
始し、ｃｓが０から２２．５度になるにつれて、ＣＬおよびＣＲが４．５ｄＢ増加するよ
うな様式で、ｃｓとともに上昇する。この増加は、ｃｓにおける各ｄＢの増加に対して定
数のｄＢである。次に、ブースト関数は、次の２０度において、マトリクス・エレメント
が更に３ｄＢ上昇し、それから一定を保つ様式で、勾配を変化させる。即ち、指向が「ハ
ーフ・フロント（半前方）」（８ｄＢまたは２３度）であるときに、新しいマトリクス・
エレメントは、古いマトリクス・エレメントのニュートラル値に等しい。指向が前方に進
み続けると、新しいマトリクス・エレメントと古いマトリクス・エレメントとは等しくな
る。従って、中央チャネルの出力は、ニュートラルに指向されたときには、古い出力より
も４．５ｄＢ少ないが、指向が完全に中央に指向されたときには、古い値へと上昇する。
このエレメントの３次元の図に関しては、図２２を参照せよ。
【０１４８】
図２２において、中間値および右および後方の頂点が４．５ｄＢ低減されていることに
留意されたい。ｃｓが増加すると、中央が２つの勾配において１．４１の値に増加する。
【０１４９】
１９９７年３月のもので使用された中央エレメントが最適でないことは発見されている
。ポピュラー音楽レコーディングおよび映画における会話の中央部分は、ステレオ（２チ
ャネル）再生とマトリクスを通じての再生との間での切り替えを行ったときに失われる傾
向があることが、実際におけるデコーダを用いての多くの経験により示されている。更に
、中央チャネルがレベルを変化させると、前方スピーカから等距離にない傾聴者は、中央
音声の見かけ位置の移動に気づくことができる。この問題は、ここに呈示される新しい中
央マトリクス・エレメントの開発において更に分析された。後に分かるように、信号が境
界に沿って左から中央へまたは右から中央へパンするときには、問題がある。出願番号第
０８／７４２４６０号におけるマトリクス・エレメントは、パンがその途中でなされてい
るときに、中央スピーカからの出力を低くしすぎる。
【０１５０】
２３．  新設計における中央チャネル
指向が正面へ向かっているが左へも右へもバイアスされていないときにはいつでも、強
く指向された信号を、マトリクス技術を用いて中央チャネル出力から除去することが可能
であるが、中央チャネルは、幾らかの利得要因とともにＡ入力とＢ入力との合計を再生し
なければならない。言い換えると、相関していない左と右の素材を中央チャネルから除去
することは可能ではない。唯一できることは、中央スピーカの音量を調節することである
。では、どのような音量にすべきであるか。
【０１５１】
この質問は、左および右の主出力の性質に依存する。ＬＦＬおよびＬＦＲに対しての上
述のマトリクスの値は、指向が前方へ動くときの入力信号の中央コンポーネントを除去す
るように設計されている。我々は、ステレオ幅制御のように、混ミクサを用いて入力信号
が前方向から来るようにエンコードされている場合に、上述（１９９６年のＡＥＳ論文の
エレメント、１９９７年３月のエレメント、およびこの明細書の最初の方で呈示したもの
）のマトリクス・エレメントのすべてが完全に元のセパレーションに修復することを、示
すことができる。
【０１５２】
しかし、デコーダへの入力が、関連していない中央チャネルが付加されている、相関し
ていない左チャネルと右チャネルとから構成される場合、即ち、
【０１５３】
【数１１】
2006238498.tif 000013
の場合には、ＣinのレベルがＬinおよびＲinに相対的に増加すると、デコーダのＬおよび
Ｒの前方出力のＣコンポーネントは、ＣinがＬinおよびＲinと比較して大きくない限り、
完全に除去されない。一般に、Ｃin左方のビットがＬおよびＲの前方出力内にある。傾聴
者は何を聞き取るであろうか。
【０１５４】
傾聴者が聞き取るものを計算する２つの方法がある。傾聴者が左、右および中央のスピ
ーカから等距離にある場合には、傾聴者は、各スピーカからの音圧の合計されたものを聞
き取る。これは、３つの前方出力の合計に等しい。このような状況の下では、左スピーカ
および右スピーカの中央コンポーネントが削減されると、中央スピーカの振幅に関わらず
に、結果として中央コンポーネントからの音圧が残留損失を生じることを示すのは容易で
ある。これは、中央スピーカが常にＡ入力とＢ入力の合計から得られ、その振幅が上げら
れると、Ｌin信号およびＲin信号の振幅は、Ｃin信号の振幅に伴って上昇せねばならない
からである。
【０１５５】
しかし、傾聴者が各スピーカから等距離にない場合には、傾聴者は、各スピーカからの
音出力の合計を聞き取るようになる傾向があり、これは３つの前方出力の平方の合計と等
しい。実際、詳細に傾聴することにより、実際、全スピーカの出力の合計が実際に重要で
あることが示されており、従って、後方出力を含むデコーダの全ての出力の平方の合計を
考慮する必要がある。
【０１５６】
マトリクスを、ステレオ再生とマトリクス再生との間での切り替えのときにＬin、Ｒin
、およびＣinの振幅の比率を保つように設計することを望む場合には、中央出力からのＣ
inコンポーネントの音出力が、左出力および右出力からのその音出力における削減、およ
び後方出力におけるその削減に正確に比例して上昇せねばならない。更に複雑なことに、
左および右の前方出力は上述の３ｄＢまでのレベル・ブーストを有する。これは、中央の
ものに、幾らか音量を多くして比率を一定に保つことを要求する。この要求を、音出力に
対しての１組の式として書くことができる。これらの式を、中央スピーカに必要な利得関
数に対して解くことができる。
【０１５７】
以前に、種々の状況の下でのドルビー・プロ−ロジック・デコーダのエネルギの関係を
示すグラフを示した。プロ−ロジック・デコーダは最適なものではない。我々の新規なデ
コーダに関しても同様のことを行うことができる。
【０１５８】
図２３は、指向が前方に向かって増加したときに、入力信号の中央コンポーネントのエ
ネルギが前方の３つのチャネルにおいて保たれる場合に必要とされる中央利得（実線の曲
線）を示す。理解できるように、中央チャネルのレベルにおいて必要とされる上昇はかな
り急勾配であり、その上昇は、指向値のｄＢ当たりに対して多くの振幅ｄＢである。また
、標準のデコーダの利得（点線の曲線）を示している。
【０１５９】
前述のように、この問題の２つの解決法がある。まず、「フィルム（映画）」解決法を
説明する。この解決法は完全に数学的ではない。実際、図２３に示す関数の上昇は急勾配
すぎる。中央チャネルのレベルの変化は明瞭すぎる。我々は、要求される出力を少し緩め
、理想よりも約１ｄＢ少ない中央にすることを決定した。中央の値を再計算する場合には
、図２４の実線で示す結果を得る。実際、線形的上昇を曲線の初期部分と置換することが
できる。実際、これらの中央値を用いた結果、フィルムに対しては最良であった。
【０１６０】
図２４を参照すると、実際、実線の曲線の上昇は急勾配すぎる。破線で示された線形的
勾配の方がより良く作用する。
【０１６１】
音楽は別の解決法を必要とする。以前にＬＦＬおよびＬＦＲに対して与えられたマトリ
クス・エレメントを仮定すると、図２３および図２４に示す中央の減衰が得られる。異な
るエレメントを使用したとすればどうだろうか。特定的には、中央コンポーネントを左前
方出力および右前方出力から除去することに積極的になる必要があるのだろうか。
【０１６２】
傾聴テストは、以前の左および右の前方マトリクス・エレメントが、音楽の再生の間の
中央コンポーネントの除去に不必要に積極的であることを示している。音響学的に、それ
らがそのようなことを行う必要はない。左および右の前方から除去されたエネルギは、中
央のラウドスピーカに与えられる必要がある。このエネルギを除去しなげば、それは左お
よび右の前方スピーカから出され、中央スピーカを強くする必要はない。室内の音出力は
同じである。この工夫は、丁度十分なエネルギを中央スピーカに与えて、軸から外れた傾
聴者に対して納得のいく前方イメージを生成しつつ、前方左スピーカおよび前方右スピー
カから等距離にある傾聴者に対するステレオ幅の削減を最少化することである。
【０１６３】
出願番号出第０８／７４２４６０号で説明したように、試行錯誤により、最適の中央音
量を見つけることができる。次に、室内におけるＣinコンポーネントの出力を保つために
前方左および前方右に必要なマトリクス・エレメントについて、回答を求めることができ
る。以前のように、中央チャネルのレベルが、我々の８９年特許のデコーダのレベルより
４．５ｄＢ下に低減される、または−７．５ｄＢの合計の減衰となると仮定する。なお、
−７．５ｄＢは０．４２と等しい。中央に対するマトリクス・エレメントは、この係数に
より乗算することができ、新しい中央ブースト関数（ＧＣ）は以下のように定義できる。
【０１６４】
前方指向に対しては以下のようである。
【０１６５】
【数１２】
2006238498.tif 000014
【０１６６】
後方指向に対しては以下のようである。
【０１６７】
【数１３】
2006238498.tif 000015
幾つかの関数をＧＣ（ｃｓ）に対して試みた。以下に示すものは最適ではなかも知れな
いが、十分であるように思える。これは、度で表した角度ｃｓに関して指定されたもので
あり、何度かの試行錯誤により得られたものである。
【０１６８】
ＭＡＴＬＡＢ記数法では以下のようである。
【０１６９】
【数１４】
2006238498.tif 000016
関数（０．４２＋ＧＣ（ｃｓ））を図２５に示す。値０．４２（ドルビー・サラウンド
よりも４．５ｄＢ低い）からの速い上昇に、緩やかな上昇が続き、最終的に、値１への急
な上昇が続くことに留意されたい。
【０１７０】
ＬＦＬ、ＬＲＬおよびＬＲＲに対しての関数を仮定した場合に、ＬＦＲに対しての必要
とされる関数を解くことができる。左出力および右出力におけるＣinコンポーネントが減
少するレートを求め、次に、そのレートで減少させるマトリクス・エレメントを設計する
ことが望まれる。これらのマトリクス・エレメントはまた、ＬinコンポーネントおよびＲ
inコンポーネントの幾らかのブーストを提供すべきであり、かつ、左から中央の境界およ
び右から中央の境界において現在の形状を有するべきである。
【０１７１】
ここでは以下のように仮定する。
【０１７２】
【数１５】
2006238498.tif 000017
前方左および前方右からの出力は以下のように計算できる。
【０１７３】
【数１６】
2006238498.tif 000018
中央からの出力は以下のようである。
【０１７４】
【数１７】
2006238498.tif 000019
後方からの出力は、使用するマトリクス・エレメントに依存する。後方チャネルは前方
指向の間に３ｄＢ減衰され、ＬＲＬはｃｏｓ（ｃｓ）であり、ＬＲＲはｓｉｎ（ｃｓ）で
あると仮定する。１つのスピーカからは以下のようである。
【０１７５】
【数１８】
2006238498.tif 000020
Ｌin2≒Ｒin2であると仮定すると、２つのスピーカに対して以下のようである。
【０１７６】
【数１９】
2006238498.tif 000021
３つの全てのスピーカからの合計出力は、ＰＬＲ＋ＰＣ＋ＰＲＥＡＲである。
【０１７７】
【数２０】
2006238498.tif 000022
Ｃin出力の、ＬinおよびＲin出力に対する比率は以下のようである（Ｌin2＝Ｒin2であ
ると仮定）。
【０１７８】
【数２１】
2006238498.tif 000023
通常のステレオに対しては、ＧＣ＝０、ＧＰ＝１、ＧＦ＝０である。従って、中央対Ｌ
Ｒ出力比は以下のようである。
【０１７９】
【数２２】
2006238498.tif 000024
アクティブ・マトリックスに対するＣin2／Ｌin2の値に拘わらずこの比が一定である場
合、
【０１８０】
【数２３】
2006238498.tif 000025
上記の方程式は数値的に解くことができる。我々がＧＣを上記のようにそしてＧＰ＝Ｌ
ＦＬを前のように仮定すると、我々はその結果を図２６に見ることができる。
【０１８１】
図２６において、実線の曲線は、新しい「音楽」中央減衰ＧＣを有する一定のエネルギ
比にとって必要なＧＦのグラフである。破線の曲線は、１９９７年３月のＬＦＲエレメン
ト、即ちｓｉｎ（ｃｓ）*ｃｏｒｒ１である。点線の曲線は、ｓｉｎ（ｃｓ）、即ち補正
項ｃｏｒｒ１なしのＬＦＲエレメントである。ＧＦは、ｃｓが３０度に達し次いで急に増
大するまでゼロに近いことに注目されたい。我々には、実際にｃｓの値を約３３度に制限
することが最良であることが分かった。実際に、これらの曲線から導出されたＬＦＲは負
の符号を有する。
【０１８２】
ｃｓがゼロから中央まで増大するにつれ、ＧＦはｌｒ＝０軸に沿ったＬＦＲマトリック
ス・エレメントの形状を与える。我々は、この振る舞いを先のＬＦＲエレメントの振る舞
いに混合する方法を必要とし、それは左と中央との間並びに右から中央までの境界に沿っ
て保存されねばならない。ｃｓ≦２２．５度のときこれを行う方法は、ＧＦとｓｉｎ（ｃ
ｓ）との間の差関数を定義することである。次いで、我々は、この関数を種々の方法で制
限する。マトラブ（Ｍａｔｌａｂ）の表記法においては次のとおりである。
【０１８３】
【数２４】
2006238498.tif 000026
ＬＦＲエレメントは、ここにマトラブの表記法で次のとおり書くことができる。
【０１８４】
【数２５】
2006238498.tif 000027
【０１８５】
ｇｆ＿ｄｉｆｆの符号が上記の方程式で正であることに注目されたい。こうして、ｇｆ
＿ｄｉｆｆはｓｉｎ（ｃｓ）の値をキャンセルし、エレメントの値をｌｒ＝０軸の第１の
部分に沿ってゼロに低減する。図２７を参照のこと。
【０１８６】
図２７において、ｃｓが〜３０度へｌｒ＝０軸に沿って増大するにつれ、値が平面の中
間においてゼロであり（操作（ｓｔｅｅｒｉｎｇ）なしで）、そしてゼロのままであるこ
とに注目されたい。次いで、値は、左から中央まで及び右から中央までの境界に沿って先
の値と一致するため低下する。
【０１８７】
２４．  中央出力におけるパンニング・エラー（ｐａｎｎｉｎｇ  ｅｒｒｏｒ）
結局のところ、我々が新しい中央関数をこのように書く場合、
［数２６］
ＣＬ＝０．４２*（１−Ｇ（ｌｒ））＋ＧＣ（ｃｓ）          （３４ａ）
ＣＲ＝０．４２＋ＧＣ（ｃｓ）                            （３４ｂ）
上記の新しい中央関数は、ｌｒ＝０軸に沿ってうまく働くが、パンニング・エラーを、左
と中央との間及び右と中央との間の境界に沿って生じさせる。参照文献［１］における値
（それは決して実行されなかった。）は、左の境界に沿ったｃｏｓ（２*ｃｓ）の平滑関
数を与える。これらの値は、滑らかなパンニングを左と中央との間に生成する。我々は、
我々の新しい中央関数がこの境界に沿った類似の振る舞いを有するのを好むであろう。
【０１８８】
我々は、ｘｙｍｉｎの追加の関数（マットラブの表記法における）を加えることにより
、ジョブを行うであろうマトリックス・エレメントに対して補正をすることができる。
【０１８９】
［数２７］
ｃｅｎｔｅｒ＿ｆｉｘ＿ｔｂｌ＝０．８*（ｃｏｒｒ１−１）
従って、
［数２８］
ＣＬ＝０．４２−０．４２*Ｇ（ｌｒ）＋ＧＣ（ｃｓ）
＋ｃｅｎｔｅｒ＿ｆｉｘ＿ｔａｂｌｅ（ｘｙｍｉｎ）    （３５ａ）
ＣＲ＝０．４２＋ＧＣ（ｃｓ）
＋ｃｅｎｔｅｒ＿ｆｉｘ＿ｔａｂｌｅ（ｘｙｍｉｎ）    （３５ｂ）
ＣＬマトリックス・エレメントの３次元表示について図２８を参照のこと。完全ではな
いが、この補正は実際にうまく働く。
【０１９０】
図２８において、全く滑らかである、左と中央との間の境界に沿ったパンニングに対
する補正に注目されたい。
【０１９１】
左前方（点線の曲線）及び中央（実線の曲線）出力のグラフである図２９において、中
央操作はプロットの左であり、そしてフルの左は右であることに注目されたい。「音楽」
戦略において、我々は、現在ｃｓの値を約３３度（軸上に付された約１３）に制限してい
て、そこにおいて中央は左より約６ｄＢ強い。
【０１９２】
２５．  エンコーダの技術的詳細
ロジック７エンコーダの２つの主要な目的がある。第１に、それは、エンコードされた
バージョンをロジック７デコーダにより最小の主観的変化でもってデコードされるのを可
能にする方法で５．１チャネル・テープをエンコードすることができるべきである。第２
に、エンコードされた出力はステレオとの互換性があるべきであり、即ちエンコードされ
た出力は同じ素材の手動の２チャネル混合に出来るだけ近接して鳴るべきである。このス
テレオ互換性における１つの要因は、エンコーダの出力が標準のステレオ・システムで再
生されたとき、そのエンコーダの出力は、オリジナルの５チャネル混合における各音源に
対して同一の知覚された音の大きさを与えるべきである。ステレオにおける音源の見かけ
の位置はまた、５チャネルのオリジナルにおける見かけの位置に出来るだけ近接している
べきである。
【０１９３】
ミュンヘンにおける放送技術学会（ＩＲＴ）による議論において、前述したようにステ
レオ信号のステレオ互換性の目的は、受動的エンコーダによりかなえることができないこ
とが明らかになった。全部のチャネルが等しいフォアグラウンド重要性を有する５チャネ
ル録音は、前述したようにエンコードされねばならない。このエンコードは、サラウンド
・チャネルがエンコーダの出力の中にエネルギを保存するように混合されることを必要と
する。即ち、エンコーダの出力の全体エネルギは、どの入力が駆動されているかに拘わら
ず同じであるべきである。この一定エネルギのセッティングは、大部分のフィルム（映画
）・ソースに対して、そして楽器（ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）が５個全部のスピーカに対
して等しく割り当てられた５チャネル音楽ソースに対して必要であろう。そのような音楽
ソースが現在一般的でないにも拘わらず、それらは将来一般的になるであろうことが著者
の意見である。フォアグラウンドの楽器が前方の３チャネルに配置されていて主要な残響
を後方チャネルに有する音楽録音は、異なる録音を必要とする。
【０１９４】
エンコード（ＩＲＴ及びどこか外の所での）一連のテスト後に、このタイプの音楽録音
は、サラウンド・チャネルが他のチャネルより３ｄＢ低いパワーで混合されたときステレ
オ互換性形式で首尾よくエンコードされたことが確認された。この−３ｄＢレベルは、ヨ
ーロッパにおいてサラウンドエンコードの標準として採用されたが、しかしその標準は、
他のサラウンド・レベルを特別の目的のため用いることができることを明記している。新
しいエンコーダは、サラウンド・チャネルの中の強い信号を検出する能動回路を含む。そ
のような信号が時折存在するとき、エンコーダはフルのサラウンド・レベルを用いる。サ
ラウンド入力が前方チャネルと比較して一貫して−６ｄＢ又はそれより低い場合、サラウ
ンド・ゲイン(suround gain)はヨーロッパ標準に対応するため徐々に３ｄＢ下げられる。
【０１９５】
これらの能動回路はまた、特許出願Ｎｏ．０８／７４２，４６０の中のエンコーダに存
在していた。しかしながら、ミュンヘンにおける放送技術学会（ＩＲＴ）での初期のエン
コーダによるテストで、私はエンコードされたある音源のその方向がエンコード正しくな
いことが分かった。新しいアーキテクチャが、これらの問題を解決するため開発された。
新しいエンコーダの性能は、広範囲の種々の難しい素材について明らかに優秀である。元
のエンコーダは、最初受動エンコーダとして開発された。新しいエンコーダはまた、受動
モードで動作するが、しかし主として能動エンコーダとして動作するよう意図されている
。能動回路は、設計固有の幾つかの小さいエラーを補正する。しかしながら、能動的補正
なしでもその性能は前のエンコーダより良い。
【０１９６】
広範囲の聴音により最初のエンコーダには幾つかの他の小さい問題が発見された。これ
らの問題の多く（しかし全部ではない）は、新しいエンコーダにおいて取り組まれた。例
えば、ステレオ信号がエンコーダの前方端子及び後方端子の両方に同時に印加されたとき
、その結果生じるエンコーダ出力は前方に対して余りに遠くに偏移（バイアス）されすぎ
る。新しいエンコーダは、後方バイアスを僅かに増大することによりこの影響を補償する
。同様に、我々は、フィルムが実質的にサラウンド内容によりエンコードされるとき、会
話が時々失われる場合があることが分かった。この問題は、前述したパワー・バランスに
対する変更により大きく改善されたが、しかしエンコーダはまた、標準（ドルビー）デコ
ーダと用いられることを意図されている。新しいエンコーダは、これらの条件下でエンコ
ーダへの中央チャネル入力を僅かに高めることによりこの影響を補償する。
【０１９７】
２６．  設計の説明
新しいエンコーダは、中央減衰関数ｆｃｎが０．７１即ち−３ｄＢに等しい場合、左、
中央及び右の信号を先の設計と同一にかつドルビー・エンコーダと同一に処理する。
【０１９８】
サラウンド・チャネルは、それらが現在あるより一層複雑に見える。関数ｆｃ（）及び
ｆｓ（）は、サラウンド・チャネルを、前方チャネルに関して９０度位相シフトを有する
経路へ、又は位相シフトのない経路へのいずれかへ指向させる。エンコーダの基本的動作
において、ｆｃは１であり、ｆｓはゼロであり、即ち９０度位相シフトを用いる経路のみ
がアクティブである。
【０１９９】
値ｃｒｘは典型的には０．３８である。それは、各サラウンド・チャネルに対して負の
交差フィード量を制御する。先のエンコーダにおけるように、サラウンド・チャネルの１
つに１つの入力のみがあるとき、Ａ及びＢ出力は、後方の方に２２．５度の操作角度を生
じる０．３８／０．９１の振幅比を有する。通常のように、２つの出力チャネルの全体パ
ワーは１（単位元）であり、即ち０．９１と０．３８の二乗和は１である。
【０２００】
このエンコーダの出力は１つのチャネルのみが駆動されているとき比較的単純であるが
、その出力は、両方のサラウンド入力が同時に駆動されているとき問題となる。我々がＬ
Ｓ入力及びＲＳ入力を同じ信号（フィルムにおいて通常の発生）により駆動する場合、加
算ノードでの全ての信号は同相であり、そのため各出力チャネルの全体レベルは、０．３
８＋０．９１、即ち１．２９である。この出力は１．２９の係数即ち２．２ｄＢだけ強す
ぎる。２つのサラウンド・チャネルがレベル及び位相において似ているとき関数ｆｃの値
を２．２ｄＢまでだけ低減するため、能動回路がエンコーダの中に含まれている。
【０２０１】
２つのサラウンド・チャネルのレベルが似ていてかつ位相はずれであるとき、別のエラ
ーが生じる。この場合は、２つの減衰係数が減じ、そのためＡ及びＢ出力は等しい振幅及
び位相、及び０．９１−０．３８、即ち０．５３のレベルを有する。この信号は、中央方
向信号としてデコードされるであろう。このエラーは厳しい。先のエンコーダ設計は、操
作されてない（ｕｎｓｔｅｅｒｅｄ）信号をこれらの条件下で生成したが、その信号は妥
当である。後方入力端子に印加される信号が中央に向けられた信号をもたらすのは妥当で
はない。従って、２つの後方チャネルがレベルにおいて似ていて反対位相のときｆｓの値
を増大する能動回路が与えられる。後方チャネルのための後方経路と位相シフトされた経
路との両方を混合する結果は、出力チャネルＡとＢとの間の９０度位相差である。この結
果が操作されてない信号をもたらし、それは我々が望むものである。
【０２０２】
前述したように、私はミュンヘンにおけるＩＲＴでの議論の間にヨーロッパ標準サラウ
ンド・エンコーダが存在することを発見した。エンコーダは、単純に２つのサラウンド・
チャネルを３ｄＢだけ減衰し、次いでそれらを前方チャネルに加える。こうして、左後方
チャネルが、減衰されて左前方チャネルに加えられる。このエンコーダは、マルチチャネ
ルフィルム音、又はサラウンド・チャネルの中に特定の楽器を有する録音をエンコードす
るとき多くの欠点を有する。これらの楽器の音の大きさ及び方向の両方が正しくなくエン
コードされるであろう。しかしながら、このエンコーダは、クラシック音楽に対してむし
ろうまく動作し、そこにおいて２つのサラウンド・チャネルは主要な残響である。３ｄＢ
減衰は、ステレオ互換性のあるエンコードを生じるため聴音テストを通して注意深く選定
された。私は、我々のエンコーダがクラシック音楽がエンコードされつつあったとき３ｄ
Ｂ減衰を含むべきであり、そして人がこの条件を、エンコーダの中の前方チャネルとサラ
ウンド・チャネルとの相対的レベルを通して検出できると結論を下した。
【０２０３】
サラウンド・チャネルの中の関数ｆｃの主要機能は、サラウンド・チャネルが前方チャ
ネルより非常にソフトであるとき出力混合の中のサラウンド・チャネルのレベルを低減す
ることである。回路は、前方レベルと後方レベルとを比較するため設けられており、後方
が３ｄＢだけ少ないとき、ｆｃの値は最大の３ｄＢまで低減される。最大減衰は、後方チ
ャネルが前方チャネルより強さで８ｄＢ小さいとき達成される。この能動回路はうまく動
作するように見える。それは、新しいエンコーダがクラシック音楽のためヨーロッパ標準
エンコーダと互換性があるようにさせる。能動回路の作用は、後方チャネルにおいて強い
ことを意図される楽器をフル・レベルでエンコードするようにさせる。
【０２０４】
サラウンド・チャネルのため実数係数を混合する経路の別の関数ｆｓがある。音が左前
方入力から左後方入力へ移動するとき、能動回路は、これら２つの入力がレベル及び位相
において似ていることを検出する。これらの条件下で、ｆｃはゼロに低減され、ｆｓは１
に増大される。エンコードにおける実数係数に対するこの変更は、このタイプのパン（ｐ
ａｎ）のより正確なデコードをもたらす。実際には、この機能はおそらく本質的でないが
、しかしそれはエレガントな洗練したもの（ｒｅｆｉｎｅｍｅｎｔ）に見える。
【０２０５】
製品でまだ発売されていない追加の能動回路がある。レベル検出回路は、中央チャネル
と前方左及び右との間の位相関係を見る。５チャネルを用いるあるポピュラー音楽の録音
は、ヴォーカルを３つ全ての前方チャネルの中に混合する。強い信号が３つ全ての入力の
中にあるとき、３つの前方チャネルが一緒に同相で加わるので、エンコーダ出力は過剰な
ヴォーカル・パワーを有するであろう。これが生じるとき、能動回路は、中央チャネルの
減衰を３ｄＢだけ増大して、エンコーダ出力におけるパワー・バランスを回復する。
【０２０６】
要約すると、能動回路は以下のために設けられている。
１．  ２つのチャネルが同相であるときサラウンド・チャネルのレベルを２．２ｄＢだけ
低減する。
２．  ２つの後方チャネルが位相はずれであるとき操作されてない条件を生成するため後
方チャネルのための実数係数混合経路を十分に増大する。
３．  サラウンド・レベルが前方レベルより非常に小さいときサラウンド・チャネルのレ
ベルを３ｄＢまでだけ低減する。
４．  後方チャネルのレベルが前方チャネルに似ているとき後方チャネルのレベル及び逆
の位相を増大する。
５．  音源が前方入力から対応する後方入力へパンニングしているとき、サラウンド・チ
ャネル混合が実数係数を用いるようにする。
６．  中央レベルと前方及びサラウンド入力のレベルとがほぼ等しいとき、エンコーダの
中の中央チャネルのレベルを増大する。
７．  共通信号が３つの全ての前方入力の中にあるとき、エンコーダの中の中央チャネル
のレベルを低減する。
【０２０７】
エンコーダに対する将来の改善は、前方チャネルに対する上記特徴２に類似の特徴を含
みそうである。現在のエンコーダにおいては、２つの前方チャネルが位相はずれであると
き、エンコードは、エンコーダに音を後方に置くようにさせる。我々は、この条件を検出
し、その結果生じる出力を操作されないようになることを意図している。
【０２０８】
２７．  エンコーダの中の周波数依存回路
図２は、デコーダの５チャネル・バージョンにおけるマトリックスに従う周波数依存回
路のブロック図を示す。３つのセクション、即ち可変低域通過フィルタ、可変シェルフ・
フィルタ及びＨＲＴＦ（ヘッド関連伝達関数（Ｈｅａｄ  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｔｒａｎｓｆ
ｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ））フィルタがある。ＨＲＴＦフィルタは、その特性を後方指向
電圧ｃ／ｓの値に応じて変える。初めの２つのフィルタは、強く指向された信号間の休止
中におけるデコーダへの入力信号の平均方向を表すことを意図される信号に応答してそれ
らの特性を変える。この信号は、バックグラウンド制御信号と呼ばれる。
【０２０９】
２８．  バックグラウンド制御信号
現在のデコーダの主要目標の１つは、５チャネル・サラウンド信号を２つの通常のチャ
ネル・ステレオ信号から最適に生成することができることである。また、本出願の一部と
して記載されたエンコーダにより２つのチャネルの中にエンコードされた５チャネル・サ
ラウンド録音を再生成することがデコーダにとって非常に望ましい。これら２つの出願は
、サラウンド・チャネルが知覚される方法において異なる。通常のステレオ入力では、音
の大部分が聴音者の前にあるあることが必要である。サラウンド・スピーカは、包囲（ｅ
ｎｖｅｌｏｐｍｅｎｔ）及び雰囲気の愉快な感じに寄与すべきであるが、しかしそれら自
身に注意を引くべきでない。エンコードされたサラウンド録音は、サラウンド・スピーカ
がより強くかつより積極的であることを必要とする。
【０２１０】
両方のタイプの入力をユーザからのいずれの調整なしで最適に再生するため、２チャネ
ル録音とエンコードされた５チャネル録音とを弁別することが必要である。バックグラウ
ンド制御信号は、この弁別を行うよう設計されている。バックグラウンド制御信号（ＢＣ
Ｓ）は、後方指向信号ｃｓに似ていて、そしてそれから導出される。ＢＣＳはｃｓの負の
ピーク値を表す。即ち、ｃｓがＢＣＳよりより負であるとき、ＢＣＳはｃｓに等しくされ
る。ｃｓがＢＣＳよりより正であるとき、ＢＣＳの値はゆっくりと減衰する。しかしなが
ら、ＢＣＳの減衰は更なる計算を伴う。
【０２１１】
多くのタイプの音楽は、一連の強いフォアグラウンド音から、又は歌の場合は一連の歌
われた単語から成る。フォアグラウンド音符の中間にバックグラウンドがある。バックグ
ラウンドは他の楽器が演奏する他の音符から成り得て、又はそれは残響から成り得る。Ｂ
ＣＳ信号を導出する回路は、フォアグラウンド音符のピーク・レベルを追跡する。現在の
レベルがフォアグラウンドのピーク・レベルより〜７ｄＢ低いとき、ｃｓのレベルが測定
される。フォアグラウンド・ピーク間のこれらの間隙中のｃｓの値を用いて、ＢＣＳの減
衰を制御する。音符間の間隙の中の素材が残響である場合、それは、５チャネルのオリジ
ナルをエンコードすることによりなされた録音において正味の後方へのバイアスを有する
傾向にある。これは、オリジナルの後方チャネル上の残響が後方へのバイアスによりエン
コードされるであろうからである。通常の２チャネル録音における残響は、正味の後方へ
のバイアスを有しないであろう。この残響のためのｃｓは、ゼロ又は僅かに前方であろう
。
【０２１２】
このようにして導出されたＢＣＳは、録音のタイプを表す傾向がある。著しい後方指向
された素材があるときはいつでも、ＢＣＳは常に強く負であるだろう。しかしながら、Ｂ
ＣＳは、録音の中の残響が正味の後方へのバイアスを有する場合、後方に対する強い指向
が無い場合ですら負であり得る。我々は、ＢＣＳを用いて、ステレオ入力対サラウンド入
力のためデコーダを最適化するフィルタを調整することができる。
【０２１３】
２９．  周波数依存回路：５チャネル・バージョン
図２におけるフィルタの最初のものは、調整可能なカットオフ周波数を有する単純な６
ｄＢ／オクターブの低域通過フィルタである。ＢＣＳが正又はゼロであるとき、このフィ
ルタは、ユーザ調整可能である値にセットされるが、通常は約４ｋＨｚである。ＢＣＳが
負になるにつれ、カットオフ周波数は上昇されて、ついにＢＣＳが２２度より後方である
とき、フィルタはアクティブでない。この低周波数フィルタは、通常のステレオ・素材が
再生されるとき、後方出力の突出をより少なくする。フィルタは、少なくともＶ１．１１
以来デコーダの一部であったが、しかし初期のデコーダにおいては、それは、ｃｓにより
制御され、そしてＢＣＳによっては制御されなかった。
【０２１４】
第２のフィルタは、可変シェルフ・フィルタである。このフィルタの低周波数セクショ
ン（極）は、５００Ｈｚに固定されている。高周波数セクション（ゼロ）は、ユーザ調節
及びＢＣＳに応じて変わる。このフィルタは、現在のデコーダの中で「サウンドステージ
（サウンドフィルムを制作する防音スタジオ）（ｓｏｕｎｄｓｔａｇｅ）」制御を実行す
る。特許出願Ｎｏ．０８／７４２，４６０において、「サウンドステージ」は、「ｔｖマ
トリックス」補正を用いて、マトリックス・エレメントを介して実行される。この仕事に
基づく往時のデコーダは、指向が中立又は前進であったとき後方チャネルの全体レベルを
低減した。ここに示された新しいデコーダにおいては、マトリックス・エレメントは、「
ｔｖマトリックス」補正を含まない。
【０２１５】
新しいデコーダにおいては、サウンドステージ制御が「後方」にセットされるとき、シ
ェルフ・フィルタの高周波数セクションは、低周波数セクションと等しくセットされる。
換言すると、シェルフは減衰を有しないで、そしてフィルタは平坦な応答を有する。
【０２１６】
サウンドステージ制御が「中立」にセットされるとき、高周波数ゼロのセッティングは
変わる。ＢＣＳが正又はゼロであるとき、ゼロは７１０Ｈｚに移動し、より高い周波数の
３ｄＢ減衰をもたらす。高周波数に対して、その結果は、初期のデコーダと同じである。
指向が中立又は前進であるとき３ｄＢ減衰がある。しかしながら、低周波数は減衰されな
い。それらは、部屋のサイドからフル・レベルで来る。結果は、後方における高周波数を
そらす（ｄｉｓｔｒａｃｔ）ことなしにより大きな低周波数の豊富さ及び包囲である。Ｂ
ＣＳが負になるにつれ、高周波数ゼロは極の方に移動し、そのためＢＣＳが後方に対して
約２２度であるとき、シェルフ・フィルタは減衰を有しない。
【０２１７】
サウンドステージ制御が「前方」にセットされるとき、作用は似ているが、ゼロは、Ｂ
ＣＳがゼロ又は正であるとき１ｋＨｚに移動する。これは、高周波数に６ｄＢの減衰を与
える。再度、ＢＣＳが負に行くにつれ、減衰は取り除かれる。
【０２１８】
第３のフィルタは、ｃ／ｓにより制御され、そしてＢＣＳにより制御されない。このフ
ィルタは、音源が聴音者の前方からの方位角でほぼ１５０度であるとき、人間の頭部及び
耳介の周波数応答をエミュレートするよう設計される。このタイプの周波数応答曲線は、
「頭部関連伝達関数」又はＨＲＴＦと呼ばれる。これらの周波数応答関数は、多くの異な
る人々に対して多くの角度について測定されてきた。一般に、音源が前方から約１５０度
であるとき、周波数応答における強いノッチが約５ｋＨｚにある。類似のノッチは、音源
が聴音者の前方にあるとき存在し、この場合のみ、ノッチは約８ｋＨｚである。聴音者の
側方への音源は、これらのノッチを生成しない。人間の頭脳は、それが音源が聴音者の背
後であることを検出する方法の１つとしてノッチが５ｋＨｚに存在することを用いる。
【０２１９】
５チャネル音響再生のための現在の標準は、２つの後方スピーカが聴音者の僅かに背後
にかつ前方から±１１０又は１２０度で配置されることを推奨している。このスピーカ位
置は、良好な包囲を低周波数で与える。しかしながら、聴音者の側方からの音は、完全に
聴音者の背後にある音と同じレベルの興奮を生成しない。フィルム・ディレクタは、聴音
者の背後から来、そして側方から来ない音響効果を欲する場合が非常に多い。
【０２２０】
また、聴音室がスピーカを完全に聴音者の背後に配置するのに適する大きさと形状を有
しないで、そして側方位置が達成することができる最良の所である場合が多い。
【０２２１】
デコーダの中のＨＲＴＦフィルタは、後方音源の周波数ノッチを追加し、そのため聴音
者は、音をスピーカの実際の位置の背後の更に遠くに聴く。フィルタはｃｓと共に変わる
よう設計されている。ｃｓが正又はゼロであるとき、フィルタは最大である。これが、周
囲音響及び残響が聴音者のより背後にあるように思わせる。ｃｓが負になるにつれ、フィ
ルタは低減される。ｃｓがほぼ−１５度であるとき、フィルタは完全に取り除かれ、音源
は完全に側方から来るように思われる。ｃｓが更に負に行くにつれ、フィルタが再度適用
され、従って、音源は聴音者の背後に行くように思われる。ｃｓが後方に対して十分であ
るとき、フィルタは、後方に対して十分である音のためのＨＲＴＦ関数に対応するため僅
かに修正される。
【０２２２】
３０．  周波数依存回路：７チャネル・バージョン
図３は、デコーダの７チャネル・バージョンにおける周波数依存回路を示す。これらは
、実際の実行においては、第２の２セクションが１つの回路に組み合わされることができ
るにも拘わらず、３セクションから成るものとして示されている。
【０２２３】
第１の２セクションは、５チャネル・デコーダにおける２セクションと同一であり、同
じ機能を実行する。第３のセクションは、７チャネル・デコーダに特有である。Ｖ１．１
１及び特許出願Ｎｏ．０８／７４２，４６０において、側方チャネル及び後方チャネルは
、別個のマトリックス・エレメントを有した。エレメントの作用は、ｃｓが正又は中立で
あるとき側方出力及び後方出力が遅延を除いて同一であるようなものであった。２つの出
力は、ｃｓが２２度より負であるまで同一に留まった。指向が後方に更に移動するにつれ
、側方出力は６ｄＢだけ減衰され、後方出力は２ｄＢだけブーストされた。これは、音が
聴音者の側方から聴音者の後方に移動するように思わせる。
【０２２４】
現在のデコーダにおいては、側方出力と後方出力との弁別は、側方出力における可変シ
ェルフ・フィルタにより達成される。図３における第３のシェルフ・フィルタは、ｃｓが
前進又はゼロであるとき減衰を有しない。ｃｓが２２度よりより負になるとき、シェルフ
・フィルタにおけるゼロは、１１００Ｈｚの方に迅速に移動し、その結果約７ｄＢの高周
波数の減衰をもたらす。シェルフ・フィルタが「サウンドステージ」機能を与えるシェル
フ・フィルタとは別個のフィルタとして記載されたが、２つのシェルフ・フィルタの作用
は、適切な制御回路を介して単一のシェルフ・フィルタの中に組み合わされることができ
る。
【０２２５】
本発明の好適な実施形態が本明細書に記載され説明されたが、多くの他の有り得る実施
形態が存在し、そしてこれらの及び他の修正及び変更が本発明の精神から離れることなく
当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【０２２６】
発明の新規な特徴と信じられる特性は、頭書の特許請求の範囲に記載される。本発明自体
ならびに本発明の他の特徴および利点は、添付図面に関して実施の形態の以降の詳細な記
述を参照することにより最もよく理解されよう。
【図１】図１は、本発明のデコーダの２から５へのチャネルマトリクッスセクションおよび方向検出セクションのブロック図。
【図２】図２は、図１のマトリクッスセクションの出力とデコーダ出力の間に接続される５チャネル周波数依存型アクティブ信号プロセッサ回路のブロック図。
【図３】図３は、図１のマトリクッスセクションの出力とデコーダ出力との間のどれかに接続される５から７へのチャネル周波数依存型アクティブ信号プロセッサのブロック図。
【図４】図４は、本発明のアクティブ５チャネルから２チャネルエンコ−ダのブロック図
【図５】図５は、マトリクッス値が１になるようにスケールした、１９９８年の米国特許およびドルビー  プロ・ロジック（Ｄｏｌｂｙ  Ｐｒｏ−Ｌｏｇｉｃ）からの従来技術の左前方左（ＬＦＬ）マトリックス・エレメントの三次元グラフを示す。
【図６】図６は、最小値が−０．５で最大値が＋０．５であるように０．７１までスケールした、１９９８年の米国特許およびドルビー  プロ・ロジック（Ｄｏｌｂｙ  Ｐｒｏ−Ｌｏｇｉｃ）からの従来技術の左前方右（ＬＦＬ）マトリックス  エレメントの三次元グラフを示す。
【図７】図７は、最大値が１であるようにスケールされた、１９８９年米国特許からのＬＦＬおよびＬＦＲ従来技術の平方和の二乗平方根の三次元グラフを示す。
【図８】最大値が１であるようにスケールされた、出願番号０８／４２、４６０からのＬＦＬおよびＬＦＲの和の二乗平方根の三次元グラフを示す。
【図９】図９は、Ｖ１．１１の左前方左（ＬＦＬ）マトリクッスの三次元グラフを示す。
【図１０】図１０は、本願発明の左前方左マトリックス要素の特に完全な三次元グラフを示す。
【図１１】図１１は、左と前後方間の後方境界に沿った本願発明のＬＦＬとＬＦＲの作用を示すグラフ。
【図１２】図１２は、左後方からの図として本願発明の完全な左前方左（ＬＦＬ）マトリックス  エレメントの三次元グラフを示す。
【図１３】図１３は、本願発明の完全な左前方右（ＬＦＲ）マトリックス  エレメントの三次元グラフを示す。
【図１４】図１４は、本願発明のＬＦＬとＬＦＲの和を平方する乗根（ｒｏｏｔ）手段の三次元グラフを示す。
【図１５】図１５は、左後部から見た後方レベルに対する補正中の本願発明のＬＦＬとＬＦＲの平方の和の二乗根を表す三次元グラフを示す。
【図１６】図１６は、ＤＢ単位のＣＳ関数としての従来のドルビー  プロ・ロジクで使用されるべき中央マトリックスエレメントの実線カーブと、ドルビー  プロ・ロジク  デコーダの中央マトリックス  エレメントの実際の値の点線カーブを示すグラフ。
【図１７】図１７は、中央マトリックスエレメントの理想値の実線カーブと、従来のドルビー  プロ・ロジクの中央マトリックス  エレメントの実際の値の点線カーブとを示すグラフ。
【図１８】図１８は、Ｖ１．１１の従来エレメントに使用されている、ＬＲＬとＬＲＲの平方の和の二乗根を表す三次元グラフを示す。
【図１９】図１９は、ｃｓ＝０軸に沿った一定パワーレベルに対するＧＳ（ｌｒ）とＧＲ（ｌｒ）と、および左と中央間の境界に沿ったゼロ出力の数字的な解法を表すグラフ。
【図２０】図２０は、本願発明のＧＲとＧＳに対する値を用いるＬＲＬとＬＲＲの平方の和の二乗根を表す三次元グラフを示す。
【図２１】図２１は、左と右とが交換された中央右（ＣＲ）マトリック  スエレメントを表す１９８９年米国特許の４チャネルデコーダ（およびドルビー  プロ・ロジク  デコーダ）の従来の中央左（ＣＬ）マトリックス  エレメントを表す三次元グラフを示す。
【図２２】図２２は、ロジック７Ｖ１．１１デコーダの中央左（ＣＬ）マトリックス  エレメントを表す三次元グラフを示す。
【図２３】図２３は、新しいＬＦＬとＬＦＲとに対して必要とされる中央出力チャネル減衰の実線カーブと、標準のドルビー  プロ・ロジク  デコーダに対する中央減衰の点線カーブとを示すグラフ。
【図２４】図２４は、本願発明の“フィルム”戦略に対する理想中央減衰の実線カーブと、著しく良く動作する値の長点カーブと、比較のための標準ドルビー  デコーダに対する減衰の点線カーブとを示すグラフ。
【図２５】図２５は、本願発明の“音楽”戦略に使用された中央減衰を示す。
【図２６】図２６は、本願本発明の“音楽”中央減衰ＧＣを伴う一定エネルギー比を必要とするＧＦの値の実線カーブと、ｓｉｎ（ｃｓ）の値の点線カーブとを示すグラフ。
【図２７】図２７は、ｌｒ＝０軸に沿った中央レベルの補正中の、新しい発明の左前方右（ＬＦＲ）マトリックス  エレメントを表す三次元グラフを示す。
【図２８】図２８は、新しい中央ブースト関数による中央左（ＣＬ）マトリックス  エレメントを表す三次元グラフを示す。
【図２９】図２９は、出力レベルを左前方出力から（点線）プロットし、中央から左に強い信号として中央出力（実線）をプロットしたグラフを示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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