(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステレオ２ｃｈ信号である左信号Ｌと右信号Ｒを取得して、前記左信号Ｌと前記右信号Ｒに遅延を与え、遅延後の左信号から遅延後の右信号に基づく値を差し引いた値を左のアンビエント信号として出力し、遅延後の右信号から遅延後の左信号に基づく値を差し引いた値を右のアンビエント信号として出力するアンビエント信号生成装置であって、
前記左信号Ｌと前記右信号Ｒに初期遅延Ｎを与えて遅延後の左信号Ｌ（Ｚ−Ｎ）、遅延後の右信号Ｒ（Ｚ−Ｎ）を出力する初期遅延部と、
前記遅延後の左信号Ｌ（Ｚ−Ｎ）と、前記遅延後の右信号Ｒ（Ｚ−Ｎ）の相互相関ΦＬＲを計算する相関計算部と、
前記左信号Ｌのレベルと前記右信号Ｒのレベルを比較するレベル比較部と、
前記左信号Ｌのレベルが前記右信号Ｒのレベルよりも大きい場合に、前記相互相関ΦＬＲを前記左信号Ｌの相関ΦＬとして前記相関ΦＬのピーク時刻Ｍを算出し、前記右信号Ｒのレベルが前記左信号Ｌのレベルよりも大きい場合に、前記相互相関ΦＬＲを前記右信号Ｒの相関ΦＲとして前記相関ΦＲのピーク時刻Ｋを算出するピーク時刻算出部と、
前記遅延後の左信号Ｌ（Ｚ−Ｎ）に前記ピーク時刻Ｍに基づく遅延Ｍを与えて遅延後の左信号Ｌ（Ｚ−Ｎ−Ｍ）を出力する左遅延部と、
前記遅延後の右信号Ｒ（Ｚ−Ｎ）に前記ピーク時刻Ｋに基づく遅延Ｋを与えて遅延後の右信号Ｒ（Ｚ−Ｎ−Ｋ）を出力する右遅延部と、
前記遅延後の左信号Ｌ（Ｚ−Ｎ−Ｍ）から前記遅延後の右信号Ｒ（Ｚ−Ｎ−Ｋ）に基づく値を差し引いて左のアンビエント信号として出力する左減算部と、
前記遅延後の右信号Ｒ（Ｚ−Ｎ−Ｋ）から前記遅延後の左信号Ｌ（Ｚ−Ｎ−Ｍ）に基づく値を差し引いて右のアンビエント信号として出力する右減算部と、
を含むアンビエント信号生成装置。
【請求項２】
ステレオ２ｃｈ信号である左信号Ｌと右信号Ｒを取得して、前記左信号Ｌと前記右信号Ｒに遅延を与え、遅延後の左信号から遅延後の右信号に基づく値を差し引いた値を左のアンビエント信号として出力し、遅延後の右信号から遅延後の左信号に基づく値を差し引いた値を右のアンビエント信号として出力するアンビエント信号生成方法であって、
前記左信号Ｌと前記右信号Ｒに初期遅延Ｎを与えて遅延後の左信号Ｌ（Ｚ−Ｎ）、遅延後の右信号Ｒ（Ｚ−Ｎ）を出力するステップと、
前記遅延後の左信号Ｌ（Ｚ−Ｎ）と、前記遅延後の右信号Ｒ（Ｚ−Ｎ）の相互相関ΦＬＲを計算するステップと、
前記左信号Ｌのレベルと前記右信号Ｒのレベルを比較するステップと、
前記左信号Ｌのレベルが前記右信号Ｒのレベルよりも大きい場合に、前記相互相関ΦＬＲを前記左信号Ｌの相関ΦＬとして前記相関ΦＬのピーク時刻Ｍを算出し、前記右信号Ｒのレベルが前記左信号Ｌのレベルよりも大きい場合に、前記相互相関ΦＬＲを前記右信号Ｒの相関ΦＲとして前記相関ΦＲのピーク時刻Ｋを算出するステップと、
前記遅延後の左信号Ｌ（Ｚ−Ｎ）に前記ピーク時刻Ｍに基づく遅延Ｍを与えて遅延後の左信号Ｌ（Ｚ−Ｎ−Ｍ）を出力するステップと、
前記遅延後の右信号Ｒ（Ｚ−Ｎ）に前記ピーク時刻Ｋに基づく遅延Ｋを与えて遅延後の右信号Ｒ（Ｚ−Ｎ−Ｋ）を出力するステップと、
前記遅延後の左信号Ｌ（Ｚ−Ｎ−Ｍ）から前記遅延後の右信号Ｒ（Ｚ−Ｎ−Ｋ）に基づく値を差し引いて左のアンビエント信号として出力するステップと、
前記遅延後の右信号Ｒ（Ｚ−Ｎ−Ｋ）から前記遅延後の左信号Ｌ（Ｚ−Ｎ−Ｍ）に基づく値を差し引いて右のアンビエント信号として出力するステップと、
を含み、アンビエント信号生成装置が実行するアンビエント信号生成方法。
【請求項３】
コンピュータを請求項１に記載のアンビエント信号生成装置として機能させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高臨場感の音響再生システムにおいて再生されるアンビエント信号を生成するアンビエント信号生成装置、アンビエント信号生成方法、プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
高臨場感の音響再生システムとして非特許文献１の音響再生システムが知られている。非特許文献１では、アンビエント（会場の雰囲気等）信号を収音し、ＰＣ上でミキシングして５．１ｃｈ再生信号を生成している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】清原、古家、木全、田中、深澤、羽田、小島「高解像度映像に対するアンビエント５．１ｃｈ再生方式の主観評価実験  分析結果」、日本音響学会秋季講演論文集、２０１２年９月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術は、再生する入力信号として５．１ｃｈの再生信号を必要とし、ステレオ放送のような２ｃｈ入力信号には対応できなかった。
【０００５】
そこで本発明では、ステレオ２ｃｈ信号から５．１ｃｈのアンビエント信号を生成することができるアンビエント信号生成装置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】
【０００６】
本発明のアンビエント信号生成装置は、ステレオ２ｃｈ信号である左信号Ｌと右信号Ｒを取得して、左信号Ｌと右信号Ｒに遅延を与え、遅延後の左信号から遅延後の右信号に基づく値を差し引いた値を左のアンビエント信号として出力し、遅延後の右信号から遅延後の左信号に基づく値を差し引いた値を右のアンビエント信号として出力する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のアンビエント信号生成装置によれば、ステレオ２ｃｈ信号から、５．１ｃｈのアンビエント信号を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１の音響再生システムの構成を示す模式図。
【図２】実施例１のアンビエント信号生成装置の構成を示すブロック図。
【図３】実施例１のアンビエント信号生成装置の動作を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、同じ機能を有する構成部には同じ番号を付し、重複説明を省略する。
【実施例１】
【００１０】
以下、図１を参照して実施例１の音響再生システムについて説明する。図１に示すように本実施例の音響再生システム１は、当該システムの中央に位置する聴取者９の前方左に位置する左フロントスピーカ１１と、聴取者９の前方右に位置する右フロントスピーカ１２と、聴取者９の前方中央に位置するセンタースピーカ１３と、所定位置に位置するサブウーファー１４と、聴取者９の後方左に位置する左リアスピーカ１５と、聴取者９の後方右に位置する右リアスピーカ１６と、アンビエント信号生成装置１７を含む構成である。
【００１１】
左フロントスピーカ１１は、左信号Ｌを再生する。右フロントスピーカ１２は、右信号Ｒを再生する。センタースピーカ１３は、センター信号Ｃを再生する。サブウーファー１４はサブウーファー信号ＳＷを再生する。センター信号Ｃ、サブウーファー信号ＳＷは、例えば（Ｌ＋Ｒ）／２とすることができる。左リアスピーカ１５は、後述する方法によりステレオ２ｃｈ信号から生成された左のアンビエント信号ｅＬを再生する。右リアスピーカ１６は、後述する方法によりステレオ２ｃｈ信号から生成された右のアンビエント信号ｅＲを再生する。
【００１２】
構成要件１１、１２、１３、１４、１５、１６の動作及びこれらの配置については、５．１ｃｈサラウンドシステムとして従来から知られているものである。アンビエント信号生成装置１７はステレオ２ｃｈ信号を疑似的にサラウンド化するための装置であり、ステレオ２ｃｈ信号からアンビエント信号を生成する装置である。具体的には、アンビエント信号生成装置１７は、ステレオ２ｃｈ信号である左信号Ｌと右信号Ｒを取得して、左信号Ｌと右信号Ｒに遅延を与え、遅延後の左信号から遅延後の右信号に基づく値を差し引いた値を左のアンビエント信号ｅＬとして出力し、遅延後の右信号から遅延後の左信号に基づく値を差し引いた値を右のアンビエント信号ｅＲとして出力する。
【００１３】
以下、図２、図３を参照してアンビエント信号生成装置１７の構成および動作について説明する。図２に示すように、本実施例のアンビエント信号生成装置１７は、初期遅延部１７０５と、相関計算部１７１０と、レベル比較部１７１５と、ピーク時刻算出部１７２０と、左遅延部１７２５と、右遅延部１７３０と、振幅比算出部１７３５と、左乗算部１７４０と、右乗算部１７４５と、左減算部１７５０と、右減算部１７５５を含む構成である。
【００１４】
初期遅延部１７０５は、左信号Ｌと右信号Ｒに初期遅延Ｎを与えて遅延後の左信号Ｌ（Ｚ−Ｎ）、遅延後の右信号Ｒ（Ｚ−Ｎ）を出力する（Ｓ１７０５）。
【００１５】
相関計算部１７１０は、遅延後の左信号Ｌ（Ｚ−Ｎ）と、遅延後の右信号Ｒ（Ｚ−Ｎ）の相互相関ΦＬＲを計算する（Ｓ１７１０）。相互相関φＬＲは、次式（１）で計算される。
【００１６】
【数１】
0006585544.tif 000002
【００１７】
Ｊはフレームのサンプル数、ｉおよびｋは離散時間である。なお、相互相関の計算においては初期遅延を考える必要がないため、式（１）においては遅延を表す（Ｚ−Ｎ）の表記を省略した。（Ｚ−Ｎ）を表記する場合、式（１）を以下の式（１’）のように表現してもよい。
【００１８】
【数２】
0006585544.tif 000003
【００１９】
サンプリング周波数ｆｓ＝４８ｋＨｚに対して、Ｊは例えば１〜ｆｓ程度であるが、相関計算部１７１０は、ｆｓ／１０≒４０９６サンプル程度でＪ／２サンプル程度毎にシフトして計算するとよい。
【００２０】
レベル比較部１７１５は、左信号Ｌのレベルと右信号Ｒのレベルを比較する（Ｓ１７１５）。なお、レベル比較においては初期遅延を考える必要がないため上記のように表現したが、レベル比較部１７１５は、遅延後の左信号Ｌ（Ｚ−Ｎ）のレベルと遅延後の右信号Ｒ（Ｚ−Ｎ）のレベルを比較することとしてもよい。
ここで、例えばスポーツ中継などで実況が左フロントスピーカ１１側に定位し解説が右フロントスピーカ１２側に定位する場合で、左信号Ｌのレベルないし振幅が右信号Ｒよりも大きければ、式（１）は左信号Ｌの相関ΦＬ（ｋ）を見ていることになる。右信号Ｒのレベルないし振幅が左信号Ｌよりも大きければ、式（１）は右信号Ｒの相関ΦＲ（ｋ）を見ていることになる。従って式（１）の相関のピーク時刻を算出すれば、左信号Ｌと右信号Ｒとの時間差が分かる。
【００２１】
ピーク時刻算出部１７２０は、左信号Ｌのレベルが右信号Ｒのレベルよりも大きい場合に、相互相関ΦＬＲを左信号Ｌの相関ΦＬとして相関ΦＬのピーク時刻Ｍを算出し、右信号Ｒのレベルが左信号Ｌのレベルよりも大きい場合に、相互相関ΦＬＲを右信号Ｒの相関ΦＲとして相関ΦＲのピーク時刻Ｋを算出する（Ｓ１７２０）。
【００２２】
左遅延部１７２５は、遅延後の左信号Ｌ（Ｚ−Ｎ）にピーク時刻Ｍに基づく遅延Ｍを与えて（Ｍサンプル遅延させて）遅延後の左信号Ｌ（Ｚ−Ｎ−Ｍ）を出力する（Ｓ１７２５）。
【００２３】
右遅延部１７３０は、遅延後の右信号Ｒ（Ｚ−Ｎ）にピーク時刻Ｋに基づく遅延Ｋを与えて（Ｋサンプル遅延させて）遅延後の右信号Ｒ（Ｚ−Ｎ−Ｋ）を出力する（Ｓ１７３０）。遅延後の左信号Ｌ（Ｚ−Ｎ−Ｍ）と遅延後の右信号Ｒ（Ｚ−Ｎ−Ｋ）は実況の信号成分が時間的に揃った状態で、遅延後の右信号Ｒ（Ｚ−Ｎ−Ｋ）と遅延後の左信号Ｌ（Ｚ−Ｎ−Ｍ）は解説の信号成分が時間的に揃った状態である。このことから、遅延後の左信号Ｌ（Ｚ−Ｎ−Ｍ）と遅延後の右信号Ｒ（Ｚ−Ｎ−Ｋ）のレベル比ないし振幅比αＬ、αＲを算出し、その差分Ｌ（Ｚ−Ｎ−Ｍ）−αＬＲ（Ｚ−Ｎ−Ｋ）を算出すれば、実況を消去し会場の雰囲気であるアンビエント成分ｅＬを得られる。同様にｅＲ＝Ｒ（Ｚ−Ｎ−Ｋ）−αＲＬ（Ｚ−Ｎ−Ｍ）である。
【００２４】
すなわち、振幅比算出部１７３５は、遅延後の左信号Ｌ（Ｚ−Ｎ−Ｍ）と遅延後の右信号Ｒ（Ｚ−Ｎ−Ｋ）のレベル比ないし振幅比αＬ、αＲを算出する（Ｓ１７３５）。具体的には、
【００２５】
【数３】
0006585544.tif 000004
【００２６】
ただし、Ａｍｐ（）はその信号の振幅、Ｌｖｌ（）はその信号のレベルを表す。レベルの計算方法としては、例えば以下の方法を用いることができる。相関計算で用いたフレーム（例えば４０９６サンプル程度）で、Ｒｏｏｔ−Ｍｅａｎ−Ｓｑｕａｒｅ（ＲＭＳ、実効値）を用い、例えば左信号Ｌのレベルを
【００２７】
【数４】
0006585544.tif 000005
と計算すればよい。
【００２８】
左乗算部１７４０は、遅延後の左信号Ｌ（Ｚ−Ｎ−Ｍ）に振幅比αＲを乗算する（Ｓ１７４０）。
【００２９】
右乗算部１７４５は、遅延後の右信号Ｒ（Ｚ−Ｎ−Ｋ）に振幅比αＬを乗算する（Ｓ１７４５）。
【００３０】
左減算部１７５０は、遅延後の左信号Ｌ（Ｚ−Ｎ−Ｍ）から遅延後の右信号に基づく値であるαＬＲ（Ｚ−Ｎ−Ｋ）を差し引いて左のアンビエント信号ｅＬとして出力する（Ｓ１７５０）。すなわち、左のアンビエント信号ｅＬ＝Ｌ（Ｚ−Ｎ−Ｍ）−αＬＲ（Ｚ−Ｎ−Ｋ）である。
【００３１】
右減算部１７５５は、遅延後の右信号Ｒ（Ｚ−Ｎ−Ｋ）から遅延後の左信号に基づく値であるαＲＬ（Ｚ−Ｎ−Ｍ）を差し引いて右のアンビエント信号ｅＲとして出力する（Ｓ１７５５）。すなわち、右のアンビエント信号ｅＲ＝Ｒ（Ｚ−Ｎ−Ｋ）−αＲＬ（Ｚ−Ｎ−Ｍ）である。
【００３２】
前述したように、左リアスピーカ１５は、左のアンビエント信号ｅＬを再生する。右リアスピーカ１６は、右のアンビエント信号ｅＲを再生する。このとき、左リアスピーカ１５および右リアスピーカ１６からの再生レベルは、左フロントスピーカ１１および右フロントスピーカ１２に対し、０〜＋２５ｄＢ程度大きくするとアンビエント成分に包まれた感覚を期待できる。なお、φＬ（ｋ）を算出したときＫ＝−ＭおよびαＲ＝１／αＬであり、Ｒ（Ｚ−Ｋ）＝Ｒ（Ｚ＋Ｍ）となる。また、φＲ（ｋ）を計算したときＭ＝−ＫおよびαＬ＝１／αＲであり、Ｌ（Ｚ−Ｍ）＝Ｌ（Ｚ＋Ｋ）となる。これらＲ（Ｚ＋Ｍ）およびＬ（Ｚ＋Ｋ）を得るために、左信号Ｌおよび右信号Ｒには、ステップＳ１７０５において予めＺ−Ｎの遅延を与えておく。左のアンビエント信号ｅＬと右のアンビエント信号ｅＲとは、それらの相関（負の相関）が高く、また左信号Ｌおよび右信号Ｒとも相関が高いため、これらの相関を低減するために残響付加することも考えられる。残響付加は、例えば、互いに無相関なランダムノイズを指数減衰させた信号を畳み込むことによって得られる。また、左信号Ｌと右信号Ｒとが同等のレベルのときは、音源分離（ＩＣＡ）の手法を用いることも考えられる。
【００３３】
＜補記＞
本発明の装置は、例えば単一のハードウェアエンティティとして、キーボードなどが接続可能な入力部、液晶ディスプレイなどが接続可能な出力部、ハードウェアエンティティの外部に通信可能な通信装置（例えば通信ケーブル）が接続可能な通信部、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ、キャッシュメモリやレジスタなどを備えていてもよい）、メモリであるＲＡＭやＲＯＭ、ハードディスクである外部記憶装置並びにこれらの入力部、出力部、通信部、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、外部記憶装置の間のデータのやり取りが可能なように接続するバスを有している。また必要に応じて、ハードウェアエンティティに、ＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体を読み書きできる装置（ドライブ）などを設けることとしてもよい。このようなハードウェア資源を備えた物理的実体としては、汎用コンピュータなどがある。
【００３４】
ハードウェアエンティティの外部記憶装置には、上述の機能を実現するために必要となるプログラムおよびこのプログラムの処理において必要となるデータなどが記憶されている（外部記憶装置に限らず、例えばプログラムを読み出し専用記憶装置であるＲＯＭに記憶させておくこととしてもよい）。また、これらのプログラムの処理によって得られるデータなどは、ＲＡＭや外部記憶装置などに適宜に記憶される。
【００３５】
ハードウェアエンティティでは、外部記憶装置（あるいはＲＯＭなど）に記憶された各プログラムとこの各プログラムの処理に必要なデータが必要に応じてメモリに読み込まれて、適宜にＣＰＵで解釈実行・処理される。その結果、ＣＰＵが所定の機能（上記、…部、…手段などと表した各構成要件）を実現する。
【００３６】
本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。また、上記実施形態において説明した処理は、記載の順に従って時系列に実行されるのみならず、処理を実行する装置の処理能力あるいは必要に応じて並列的にあるいは個別に実行されるとしてもよい。
【００３７】
既述のように、上記実施形態において説明したハードウェアエンティティ（本発明の装置）における処理機能をコンピュータによって実現する場合、ハードウェアエンティティが有すべき機能の処理内容はプログラムによって記述される。そして、このプログラムをコンピュータで実行することにより、上記ハードウェアエンティティにおける処理機能がコンピュータ上で実現される。
【００３８】
この処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体としては、例えば、磁気記録装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリ等どのようなものでもよい。具体的には、例えば、磁気記録装置として、ハードディスク装置、フレキシブルディスク、磁気テープ等を、光ディスクとして、ＤＶＤ（ＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ）、ＤＶＤ−ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）、ＣＤ−ＲＯＭ（ＣｏｍｐａｃｔＤｉｓｃＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＣＤ−Ｒ（Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）／ＲＷ（ＲｅＷｒｉｔａｂｌｅ）等を、光磁気記録媒体として、ＭＯ（Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｏｐｔｉｃａｌｄｉｓｃ）等を、半導体メモリとしてＥＥＰ−ＲＯＭ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙＥｒａｓａｂｌｅａｎｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ−ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）等を用いることができる。
【００３９】
また、このプログラムの流通は、例えば、そのプログラムを記録したＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬型記録媒体を販売、譲渡、貸与等することによって行う。さらに、このプログラムをサーバコンピュータの記憶装置に格納しておき、ネットワークを介して、サーバコンピュータから他のコンピュータにそのプログラムを転送することにより、このプログラムを流通させる構成としてもよい。
【００４０】
このようなプログラムを実行するコンピュータは、例えば、まず、可搬型記録媒体に記録されたプログラムもしくはサーバコンピュータから転送されたプログラムを、一旦、自己の記憶装置に格納する。そして、処理の実行時、このコンピュータは、自己の記録媒体に格納されたプログラムを読み取り、読み取ったプログラムに従った処理を実行する。また、このプログラムの別の実行形態として、コンピュータが可搬型記録媒体から直接プログラムを読み取り、そのプログラムに従った処理を実行することとしてもよく、さらに、このコンピュータにサーバコンピュータからプログラムが転送されるたびに、逐次、受け取ったプログラムに従った処理を実行することとしてもよい。また、サーバコンピュータから、このコンピュータへのプログラムの転送は行わず、その実行指示と結果取得のみによって処理機能を実現する、いわゆるＡＳＰ（ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｅｒｖｉｃｅＰｒｏｖｉｄｅｒ）型のサービスによって、上述の処理を実行する構成としてもよい。なお、本形態におけるプログラムには、電子計算機による処理の用に供する情報であってプログラムに準ずるもの（コンピュータに対する直接の指令ではないがコンピュータの処理を規定する性質を有するデータ等）を含むものとする。
【００４１】
また、この形態では、コンピュータ上で所定のプログラムを実行させることにより、ハードウェアエンティティを構成することとしたが、これらの処理内容の少なくとも一部をハードウェア的に実現することとしてもよい。
【図１】
0006585544.tif 000006
【図２】
0006585544.tif 000007
【図３】
0006585544.tif 000008