(57)【要約】【課題】  ダウンミックスされたステレオ信号を拡張して出力レベルが均質化されたサラウンド信号を生成する「オーディオ装置」を提供する。【解決手段】  予め決められたアルゴリズムに従いマルチチャンネル用のサラウンド信号を混合したステレオ信号、および前記アルゴリズムの内容を符号化したパラメータｋを入力する入力手段と、ステレオ信号に含まれるＬｔ信号およびＲｔ信号を用いてＬｔ信号およびＲｔ信号の無相関化処理を行うことでサラウンド信号ＳＬ／ＳＲを生成するサラウンド信号生成部４０と、パラメータｋに基づきサラウンド信号生成部４０の無相関化処理を制御するコントローラ５０とを有するオーディオ装置。【選択図】  図３
2008227788.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め決められたアルゴリズムに従いサラウンド信号を混合したステレオ信号、および前記アルゴリズムの内容を符号化した符号化情報を入力する入力手段と、
前記ステレオ信号に含まれるＬ側信号およびＲ側信号を無相関化処理することで、サラウンド信号ＳＬおよびサラウンド信号ＳＲを生成するサラウンド信号生成手段と、
前記符号化情報に基づき前記サラウンド信号生成手段の無相関化処理を制御する制御手段と、
を有するオーディオ装置。
【請求項２】
前記サラウンド信号生成手段は、前記ステレオ信号のＬ側信号の中のＲ側信号と相関の高い成分を抽出し、当該抽出した成分を前記Ｌ側信号から差し引くことにより第１のサラウンド信号ＳＬを生成する第１のサラウンド信号生成手段と、
前記ステレオ信号のＲ側信号の中のＬ側信号と相関の高い成分を抽出し、当該抽出した成分を前記Ｒ側信号から差し引くことにより第２のサラウンド信号ＳＲを生成する第２のサラウンド信号生成手段とを含み、
前記制御手段は、前記符号化情報に基づき第１および第２のサラウンド信号生成手段の相関の高い成分の抽出を制御する、請求項１に記載のオーディオ装置。
【請求項３】
第１のサラウンド信号生成手段は、適応アルゴリズムを用いて適応フィルタのフィルタ係数を更新することにより、Ｒ側信号の中のＬ側信号と相関の高い成分の抽出を行い、
前記第２のサラウンド信号生成手段は、適応アルゴリズムを用いて適応フィルタのフィルタ係数を更新することにより、Ｌ側信号の中のＲ側信号と相関の高い成分の抽出を行い、
前記制御手段は、前記符号化情報に基づき第１および第２のサラウンド信号生成手段の適応フィルタのフィルタ係数の適応速度を決定するステップサイズパラメータの値を可変する、請求項１または２に記載のオーディオ装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記符号化情報に基づき入力されるステレオ信号の相互相関係数を解読し、当該相互相関係数に応じたステップサイズパラメータの値を選択する、請求項３に記載のオーディオ装置。
【請求項５】
前記制御手段は、入力されるステレオ信号の相互相関係数が高くなるにつれ、ステップサイズパラメータの値を小さくする、請求項４に記載のオーディオ装置。
【請求項６】
予め決められたアルゴリズムに従いサラウンド信号を混合したステレオ信号、および前記アルゴリズムの内容を符号化した符号化情報を入力する入力手段と、
前記ステレオ信号に含まれるＬ側信号およびＲ側信号を無相関化処理することで、サラウンド信号ＳＬおよびサラウンド信号ＳＲを生成するサラウンド信号生成手段と、
前記サラウンド信号生成手段から出力されるサラウンド信号ＳＬに対して前記ステレオ信号のＬ側信号を所定のレベルで加算する第１の加算手段と、
前記サラウンド信号生成手段から出力される前記サラウンド信号ＳＲに対して前記ステレオ信号のＲ側信号を所定のレベルで加算する第２の加算手段と、
前記符号化情報に基づき第１および第２の加算手段におけるＬ側信号およびＲ側信号の加算割合を制御する制御手段と、
を有するオーディオ装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記符号化情報に基づき入力されるステレオ信号の相互相関係数を解読し、当該相互相関係数に応じて第１および第２の加算手段におけるＬ側信号およびＲ側信号の加算割合を制御する、請求項６に記載のオーディオ装置。
【請求項８】
前記制御手段は、入力されるステレオ信号の相互相関係数が高くなるにつれ、第１および第２の加算手段のＲ側信号およびＬ側信号の加算割合を高くする、請求項７に記載音オーディオ装置。
【請求項９】
予め決められたアルゴリズムに従いサラウンド信号を混合したステレオ信号、および前記アルゴリズムの内容を符号化した符号化情報を入力する入力手段と、
前記ステレオ信号のＬ側信号の中のＲ側信号と相関の高い成分を抽出し、当該抽出した成分を前記Ｌ側信号から差し引くことにより第１のサラウンド信号ＳＬを生成する第１のサラウンド信号生成手段と、
前記ステレオ信号のＲ側信号の中のＬ側信号と相関の高い成分を抽出し、当該抽出した成分を前記Ｒ側信号から差し引くことにより第２のサラウンド信号ＳＲを生成する第２のサラウンド信号生成手段と、
前記第１のサラウンド信号生成手段から出力されるサラウンド信号ＳＬに対して前記ステレオ信号のＬ側信号を所定のレベルで加算する第１の加算手段と、
前記第２のサラウンド信号生成手段から出力される前記サラウンド信号ＳＲに対して前記ステレオ信号のＲ側信号を所定のレベルで加算する第２の加算手段と、
前記符号化情報に基づき第１および第２のサラウンド信号生成手段の相関の高い成分の抽出を制御し、かつ第１および第２の加算手段におけるＬ側信号およびＲ側信号の加算割合を制御する制御手段と、
を有するオーディオ装置。
【請求項１０】
前記制御手段は、前記符号化情報に基づき入力されるステレオ信号の相互相関係数を解読し、当該相互相関係数に応じて前記第１および第２のサラウンド信号生成手段における相関の高い成分の抽出を制御し、かつ第１および第２の加算手段におけるＬ側信号およびＲ側信号の加算割合を制御する、請求項９に記載のオーディオ装置。
【請求項１１】
前記制御手段は、入力されるステレオ信号の相互相関係数が高くなるにつれ、前記第１および第２のサラウンド信号生成手段における相関の高い成分の抽出を小さくし、かつ第１および第２の加算手段におけるＬ側信号およびＲ側信号の加算割合を大きくする、請求項１０に記載のオーディオ装置。
【請求項１２】
予め決められたアルゴリズムに従いサラウンド信号を混合したステレオ信号、および前記アルゴリズムの内容を符号化した符号化情報を入力する入力手段と、
前記ステレオ信号に含まれるＬ側信号およびＲ側信号を無相関化処理することで、サラウンド信号ＳＬおよびサラウンド信号ＳＲを生成するサラウンド信号生成手段と、
前記サラウンド生成手段により生成されたサラウンド信号ＳＬおよびサラウンド信号ＳＲの出力ゲインを調整するゲイン調整手段と、
前記符号化情報に基づき前記ゲイン調整手段を制御する制御手段と、
を有するオーディオ装置。
【請求項１３】
前記制御手段は、前記符号化情報に基づき入力されるステレオ信号の相互相関係数を解読し、当該相互相関係数に応じてサラウンド信号ＳＬおよびサラウンド信号ＳＲの出力ゲインを制御する、請求項１２に記載のオーディオ装置。
【請求項１４】
前記制御手段は、相互相関係数が高くなるにつれ、サラウンド信号ＳＬおよびサラウンド信号ＳＲの出力ゲインを大きくする、請求項１３に記載のオーディオ装置。
【請求項１５】
予め決められたアルゴリズムに従いサラウンド信号を混合したステレオ信号、および前記アルゴリズムの内容を符号化した符号化情報を入力する入力手段と、
前記ステレオ信号に含まれるＬ側信号およびＲ側信号を無相関化処理することで、サラウンド信号ＳＬおよびサラウンド信号ＳＲを生成するサラウンド信号生成手段と、
ステレオ信号のＬ側信号を遅延する第１の遅延手段と、
ステレオ信号のＲ側信号を遅延する第２の遅延手段と、
サラウンド信号ＳＬを遅延する第３の遅延手段と、
サラウンド信号ＳＲを遅延する第４の遅延手段と、
第３の遅延手段により遅延されたサラウンド信号ＳＬに対して第１の遅延手段により遅延されたステレオ信号のＬ側信号を所定のレベルで加算する第１の加算手段と、
第４の遅延手段により遅延されたサラウンド信号ＳＲに対して第２の遅延手段により遅延されたステレオ信号のＲ側信号を所定のレベルで加算する第２の加算手段と、
前記符号化情報に基づき第１および第２の加算手段におけるＬ側信号およびＲ側信号の加算割合を制御し、かつ第１、第２、第３および第４の遅延手段の遅延量を制御する制御手段と、
を有するオーディオ装置。
【請求項１６】
前記制御手段は、前記符号化情報に基づき入力されるステレオ信号の相互相関係数を解読し、当該相互相関係数に応じて第１および第２の加算手段におけるＬ側信号およびＲ側信号の加算割合を制御し、かつ第１、第２、第３および第４の遅延手段の遅延量を制御する、請求項１５に記載のオーディオ装置。
【請求項１７】
前記制御手段は、相互相関係数が高くなるにつれ、第１および第２の加算手段におけるＬ側信号およびＲ側信号の加算割合を大きくする、請求項１６に記載のオーディオ装置。
【請求項１８】
第３および第４の遅延手段の遅延量は、第１および第２の遅延手段の遅延量よりも大きい、請求項１６または１７に記載のオーディ装置。
【請求項１９】
前記ステレオ信号は、次式で表されるＬ側信号ＬｔとＲ側信号Ｒｔであり、ａは定数、ＬはステレオのＬ信号、Ｃはセンター信号、ｋはアルゴリズムの内容に応じて変化するパラメータ、ＳｌおよびＳｒはサラウンド信号である、請求項１ないし１８いずれか１つに記載音オーディオ装置。
【数１】
2008227788.tif 000006
【請求項２０】
前記ステレオ信号は、次式で表されるＬ側信号ＬｔとＲ側信号Ｒｔであり、ａは定数、ＬはステレオのＬ信号、Ｃはセンター信号、ｋはアルゴリズムの内容に応じて変化するパラメータ、ＳｌおよびＳｒはサラウンド信号である、請求項１ないし１８いずれか１つに記載音オーディオ装置。
【数２】
2008227788.tif 000007
【請求項２１】
前記制御手段は、パラメータｋに基づき入力されるステレオ信号Ｌｔ／Ｒｔの相互相関係数を解読する、請求項１ないし２０いずれか1つに記載のオーディオ装置。
【請求項２２】
請求項１ないし２１いずれか１つに記載のオーディオ装置と、
前記ステレオ信号のＬ側信号およびＲ側信号に基づき音声を出力する第１組のスピーカと、
前記サラウンド信号ＳＬおよびサラウンド信号ＳＲに基づき音声を出力する第２組のスピーカとを有するオーディオシステム。
【請求項２３】
オーディオシステムはさらに、第１組のスピーカの中央付近に配置され、前記ステレオ信号のＬ側信号とＲ側信号とが所定の割合で加算された信号に基づき音声を出力するセンタースピーカと、第２組のスピーカの中央付近に配置され、前記ステレオ信号の低域成分に基づき音声を出力するサブウーファとを含む、請求項２２に記載のオーディオシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オーディオ装置に関し、特に、サラウンド成分を含む２チャンネルにダウンミックスされたステレオ信号を再生するオーディオ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
地上波ディジタル放送の普及に伴い、サラウンド５．１ｃｈ放送が今後増加する。サラウンド５．１ｃｈ放送がまともに視聴できるのは、いわゆるフルセグメント（１２ないし１３セグメント）を受信可能なエリアに限ってである。移動体に搭載される車載機器は、移動体の移動によって受信環境が変化するため、フルセグメントの５．１ｃｈ方法の受信を維持するのは難しい。移動体がフルセグメント方法の受信エリアを外れてしまうと、自動的にワンセグメント放送の受信になってしまい、この結果、車載機器は、サラウンド５．１ｃｈからステレオ２ｃｈへの音声再生となり、再生される音質が大きく変化してしまう。従って、車載機器では、サラウンド５．１ｃｈ放送の受信時であっても、チューナー側ではダウンミックスしたステレオ２ｃｈの音声出力が好ましく、これにより、移動体の受信がワンセグメントに切り替わった場合でも、ステレオ音声出力が継続されているため、音声システムの大掛かりな変化が抑制されると考えられる。
【０００３】
他方、エンターテイメントを向上させるため、５．１ｃｈサラウンドのスピーカを設置している移動体も珍しくない。このため、上記した、５．１ｃｈサラウンドをダウンミックスしたステレオ信号を再生する場合にも、ダウンミックスしたステレオ信号からサラウンド信号を生成し、５．１ｃｈサラウンドで再生することが望ましい。
【０００４】
例えば、２チャンネルステレオ信号からサラウンド信号を生成する技術は、例えば特許文献１に開示されている。この手法は、適応フィルタを用いて、入力されたステレオ信号のＬ信号の中のＲ信号と相関の高い成分を抽出し、当該抽出した成分をＬ信号から差し引くことによりサラウンド信号ＳＬを生成し、同様に、ステレオ信号のＲ信号の中のＬ信号と相関の高い成分を抽出し、当該抽出した成分をＲ信号から差し引くことによりサラウンド信号ＳＲを生成するものである。これにより、無相関化処理されたサラウンド信号ＳＬ／ＳＲを得ている。
【０００５】
【特許文献１】特許第３６８２０３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記したように、車載機器側において５．１ｃｈサラウンド信号を２ｃｈステレオ信号にダウンミックスし、これを再生することが可能であるが、同時に、ダウミックスしたステレオ信号を放送局側で配信することも想定されている。例えば、アライブススタンダード（文献「ARIB STD-B21 6.2」に記載）では、サラウンド５．１ｃｈを２ｃｈにダウンミックスする場合を、図１(ａ)、（ｂ）に示すような取り決めを行っている。図１(ａ)は、擬似サラウンドフラグなしの場合のステレオ信号Ｌｔ／Ｒｔを規定し、図１（ｂ）は、擬似サラウンドありの場合のステレオ信号Ｌｔ／Ｒｔを規定している。Ｌｔ、Ｒｔは、ステレオ信号、Ｓｌ／Ｓｒは、サラウンド信号、Ｃは、センタースピーカ用の信号を表す。
【０００７】
放送局側またはオーディオデータを作成する作成者側は、予め決められたアルゴリズムに従いサラウンド信号Ｓｌ／Ｓｒを含むダウンミックスされたステレオ信号Ｌｔ／Ｒｔを符号化し、これを配信する。受信機側では、符号化されたデータストリームを復号化し、ダウンミックスされたステレオ信号Ｌｔ／Ｒｔを再生する。符号化されたデータストリームには、擬似サラウンドイネーブル信号が含まれ、そのイネーブル信号の論理ハイまたはローによって擬似サラウンドの有無が識別される。さらにデータストリームは、サラウンド信号Ｓｌ／Ｓｒが含まれる割合を識別するためのフラグ（パラメータｋ）を含んでいる。例えば、図１(ａ)に示す擬似サラウンドなしの場合、フラグ「０」のとき、パラメータｋは、「１／√２」であり、フラグ「０」のとき、パラメータｋは、「１／２」である。
【０００８】
図１（ａ）および（ｂ）に示す式（２．２．１）および（２．１．２）において、パラメータをｋ＝０とした場合、ステレオ信号Ｌｔ／Ｒｔは、次式（２．３．１）および（２．３．２）に示すようになる。
【０００９】
【数３】
2008227788.tif 000003
【００１０】
【数４】
2008227788.tif 000004
【００１１】
ここで、Ｌｔ／Ｒｔ信号を通常のステレオとして仮定すると、二つの信号間の相互相関係数は、統計的に平均０．７程度の数値となって現れる。図２は、ステレオ信号の相互相関係数を示すグラフであり、上記の通常のステレオであれば曲線Ｌ１のようになる。上記の式（２．３．１）、（２．３．２）では、Ｃ（センター）信号をＬ信号、Ｒ信号にそれぞれ加えている形になるので、相対的に相互相関係数が上昇し、曲線Ｌ１よりも相互相関係数が高い曲線Ｌ２となって現れる。ちなみにＬｔとＲｔが同一（モノラル）の場合には、相互相関係数は１．０の値となって現れる。この状態で、サラウンド信号ＳｌおよびＳｒがどのようにミックスされるかが、式（２．１．１）、（２．１．２）に現わされる。サラウンドの音造りでは、信号Ｌと信号Ｓｌは、信号間の相関が低く、また信号Ｒと信号Ｓｒも信号間の相関が低い。つまり、式（２．３．１）、（２．３．２）にそれぞれＳｌ、Ｓｒが加算されれば、Ｌｔ−Ｒｔ間の相互相関係数は、下がることになる。さらに、その加算割合をパラメータｋ（フラグ値：matrix_mixdown_idx）という値によって変化させれ、Ｌｔ−Ｒｔ間の相互相関係数は、変化することになる。図２のグラフにおいて、曲線Ｌ３は、パラメータｋ＝１／２とした場合の相互相関係数を示しており、通常のステレオ信号の曲線Ｌ１よりも相互相関係数が低くなっていることがわかる。
【００１２】
上記のダウンミックス式で生成されたステレオ信号Ｌｔ／Ｒｔを入力信号として、無相関化処理を車載機器で行う場合、相互相関係数の変化（すなわちパラメータｋの変化）によって、無相関化処理されたサラウンド信号の出力（＝低相関成分）にも変化がおきる。相互相関係数の変化は、その高低に応じて現れ、相互相関係数が高ければ、無相関化処理されたサラウンド信号の出力レベルは小さくなり、相互相関係数が低ければ無相関化処理されたサラウンド信号の出力レベルは大きくなる。視聴者の立場から、均質的な出力レベルを保つには、地上波ディジタル受信機側にあるパラメータｋの値によって、無相関化処理の制御を行なう必要がある。
【００１３】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、ダウンミックスされたステレオ信号を拡張してサラウンド出力をする場合に、出力の均質化を図ることができるオーディオ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】
【００１４】
本発明に係るオーディオ装置は、予め決められたアルゴリズムに従いサラウンド信号を混合したステレオ信号、および前記アルゴリズムの内容を符号化した符号化情報を入力する入力手段と、前記ステレオ信号に含まれるＬ側信号およびＲ側信号を無相関化処理することで、サラウンド信号ＳＬおよびサラウンド信号ＳＲを生成するサラウンド信号生成手段と、前記符号化情報に基づき前記サラウンド信号生成手段の無相関化処理を制御する制御手段とを有する。
【００１５】
好ましくはサラウンド信号生成手段は、前記サラウンド信号生成手段は、前記ステレオ信号のＬ側信号の中のＲ側信号と相関の高い成分を抽出し、当該抽出した成分を前記Ｌ側信号から差し引くことにより第１のサラウンド信号ＳＬを生成する第１のサラウンド信号生成手段と、前記ステレオ信号のＲ側信号の中のＬ側信号と相関の高い成分を抽出し、当該抽出した成分を前記Ｒ側信号から差し引くことにより第２のサラウンド信号ＳＲを生成する第２のサラウンド信号生成手段とを含み、前記制御手段は、前記符号化情報に基づき第１および第２のサラウンド信号生成手段の相関の高い成分の抽出を制御する。
【００１６】
好ましくは第１のサラウンド信号生成手段は、適応アルゴリズムを用いて適応フィルタのフィルタ係数を更新することにより、Ｒ側信号の中のＬ側信号と相関の高い成分の抽出を行い、前記第２のサラウンド信号生成手段は、適応アルゴリズムを用いて適応フィルタのフィルタ係数を更新することにより、Ｌ側信号の中のＲ側信号と相関の高い成分の抽出を行い、前記制御手段は、前記符号化情報に基づき第１および第２のサラウンド信号生成手段の適応フィルタのフィルタ係数の適応速度を決定するステップサイズパラメータの値を可変する。好ましくは、制御手段は、前記ステレオ信号の相互相関係数が高くなるにつれ、ステップサイズパラメータを小さくする。
【００１７】
さらに本発明に係るオーディオ装置は、予め決められたアルゴリズムに従いサラウンド信号を混合したステレオ信号、および前記アルゴリズムの内容を符号化した符号化情報を入力する入力手段と、前記ステレオ信号に含まれるＬ側信号およびＲ側信号を無相関化処理することで、サラウンド信号ＳＬおよびサラウンド信号ＳＲを生成するサラウンド信号生成手段と、前記サラウンド信号生成手段から出力されるサラウンド信号ＳＬに対して前記ステレオ信号のＬ側信号を所定のレベルで加算する第１の加算手段と、前記サラウンド信号生成手段から出力される前記サラウンド信号ＳＲに対して前記ステレオ信号のＲ側信号を所定のレベルで加算する第２の加算手段と、前記符号化情報に基づき第１および第２の加算手段におけるＬ側信号およびＲ側信号の加算割合を制御する制御手段とを有する。好ましくは、前記制御手段は、前記ステレオ信号の相互相関係数が高くなるにつれ、第１および第２の加算手段のＲ側信号およびＬ側信号の加算割合を高くする。
【００１８】
さらに本発明に係るオーディオ装置は、予め決められたアルゴリズムに従いサラウンド信号を混合したステレオ信号、および前記アルゴリズムの内容を符号化した符号化情報を入力する入力手段と、前記ステレオ信号のＬ側信号の中のＲ側信号と相関の高い成分を抽出し、当該抽出した成分を前記Ｌ側信号から差し引くことにより第１のサラウンド信号ＳＬを生成する第１のサラウンド信号生成手段と、前記ステレオ信号のＲ側信号の中のＬ側信号と相関の高い成分を抽出し、当該抽出した成分を前記Ｒ側信号から差し引くことにより第２のサラウンド信号ＳＲを生成する第２のサラウンド信号生成手段と、前記第１のサラウンド信号生成手段から出力されるサラウンド信号ＳＬに対して前記ステレオ信号のＬ側信号を所定のレベルで加算する第１の加算手段と、前記第２のサラウンド信号生成手段から出力される前記サラウンド信号ＳＲに対して前記ステレオ信号のＲ側信号を所定のレベルで加算する第２の加算手段と、前記符号化情報に基づき第１および第２のサラウンド信号生成手段の相関の高い成分の抽出を制御し、かつ第１および第２の加算手段におけるＬ側信号およびＲ側信号の加算割合を制御する制御手段とを有する。
【００１９】
好ましくは制御手段は、前記ステレオ信号の相互相関係数が高くなるにつれ、前記第１および第２のサラウンド信号生成手段における相関の高い成分の抽出の割合を小さくし、かつ第１および第２の加算手段におけるＬ側信号およびＲ側信号の加算割合を大きくする。
【００２０】
さらに本発明に係るオーディオ装置は、予め決められたアルゴリズムに従いサラウンド信号を混合したステレオ信号、および前記アルゴリズムの内容を符号化した符号化情報を入力する入力手段と、前記ステレオ信号に含まれるＬ側信号およびＲ側信号を無相関化処理することで、サラウンド信号ＳＬおよびサラウンド信号ＳＲを生成するサラウンド信号生成手段と、前記サラウンド生成手段により生成されたサラウンド信号ＳＬおよびサラウンド信号ＳＲの出力ゲインを調整するゲイン調整手段と、前記符号化情報に基づき前記ゲイン調整手段を制御する制御手段とを有する。好ましくは前記制御手段は、相互相関係数が高くなるにつれ、サラウンド信号ＳＬおよびサラウンド信号ＳＲのゲイン出力を大きくする。
【００２１】
本発明に係るオーディオ装置は、予め決められたアルゴリズムに従いサラウンド信号を混合したステレオ信号、および前記アルゴリズムの内容を符号化した符号化情報を入力する入力手段と、前記ステレオ信号に含まれるＬ側信号およびＲ側信号を無相関化処理することで、サラウンド信号ＳＬおよびサラウンド信号ＳＲを生成するサラウンド信号生成手段と、ステレオ信号のＬ側信号を遅延する第１の遅延手段と、ステレオ信号のＲ側信号を遅延する第２の遅延手段と、サラウンド信号ＳＬを遅延する第３の遅延手段と、サラウンド信号ＳＲを遅延する第４の遅延手段と、第３の遅延手段により遅延されたサラウンド信号ＳＬに対して第１の遅延手段により遅延されたステレオ信号のＬ側信号を所定のレベルで加算する第１の加算手段と、第４の遅延手段により遅延されたサラウンド信号ＳＲに対して第２の遅延手段により遅延されたステレオ信号のＲ側信号を所定のレベルで加算する第２の加算手段と、前記符号化情報に基づき第１および第２の加算手段におけるＬ側信号およびＲ側信号の加算割合を制御し、かつ第１、第２、第３および第４の遅延手段の遅延量を制御する制御手段とを有する。
【００２２】
本発明に係るオーディシステムは、上記特徴を有するオーディオ装置と、前記ステレオ信号のＬ側信号およびＲ側信号に基づき音声を出力する第１組のスピーカと、前記サラウンド信号ＳＬおよびサラウンド信号ＳＲに基づき音声を出力する第２組のスピーカとを有する。好ましくはオーディオシステムはさらに、第１組のスピーカの中央付近に配置され、前記ステレオ信号のＬ側信号とＲ側信号とが所定の割合で加算された信号に基づき音声を出力するセンタースピーカと、第２組のスピーカの中央付近に配置され、前記ステレオ信号の低域成分に基づき音声を出力するサブウーファとを含む。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、サラウンド信号をステレオ信号に混合するアルゴリズムに応じてサラウンド信号を生成するための無相関化処理を制御するようにしたので、サラウンド信号の出力レベルを均質化することができる。さらに本発明によれば、サラウンド信号をステレオ信号に混合するアルゴリズムに応じてサラウンド信号に対するステレオ信号の加算割合を制御するようにしたので、サラウンド信号の出力レベルを均質化することができる。さらに本発明によれば、サラウンド信号をステレオ信号に混合するアルゴリズムに応じてサラウンド信号の出力ゲインを制御するようにしたので、サラウンド信号の出力レベルを均質化することができる。さらに本発明によれば、サラウンド信号をステレオ信号に混合するアルゴリズムに応じてサラウンド信号の遅延量を制御するようにしたので、拡がり感のあるサラウンド信号を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の最良の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。ここでは、地上波ディジタル受信機からのダウンミックスされたステレオ信号をサラウンド変換する車載用オーディオ装置を例示する。
【実施例】
【００２５】
図３は、本発明の第１の実施例に係るオーディオ装置の構成を示す図である。車載用オーディオ装置１０は、地上波ディジタル放送を受信するアンテナ２０、アンテナ２０で受信されたＲＦ信号を受け取る地上波ディジタル受信機３０、地上波ディジタル受信機３０からのオーディオ信号を入力し、サラウンド信号を生成するサラウンド生成部４０、地上波ディジタル受信機３０における受信感度やダウンミックスのアルゴリズムに関するパラメータｋなどの符号化情報を入力し、サラウンド生成部４０を制御するコントローラ５０を含んでいる。サラウンド生成部４０は、ダウンミックスされた２チャンネルステレオ信号Ｌｔ／Ｒｔを入力し、それからステレオ信号Ｌ／Ｒ、およびサラウンド信号ＳＬ／ＳＲを生成する。５チャンネルのサラウンド信号を生成する場合には、さらにステレオ信号ＬとＲの和の成分から信号Ｃ（センター）を生成する。
【００２６】
図４に、地上波ディジタル受信機の内部構成例を示す。地上波ディジタル受信機３０は、ディジタル放送を受信するチューナー６０と、符号化されたディジタルデータストリームを復号化する復号化部６２と、復号化部されたデータストリームからオーディオ信号を抽出し、ダウンミックスされたステレオ信号Ｌｔ／Ｒｔを出力するオーディオデータ出力部６４と、復号化部されたデータストリームからビデオ信号を抽出し、ビデオ信号を出力するビデオデータ出力部６６と、復号化部されたデータストリームから制御信号を抽出し、ダウンミックスのアルゴリズムを規定するパラメータｋや擬似サラウンドの有無を示すフラグ等を出力する制御データ出力部６８とを備える。オーディオデータ出力部６４からのステレオ信号Ｌｔ／Ｒｔは、サラウンド生成部４０へ出力され、制御データ出力部６８からのパラメータｋやフラグは、コントローラ５０へ出力される。
【００２７】
図５は、車室内におけるスピーカのレイアウトを示す図である。フロントシートの左右にフロントスピーカ７０Ｌ、７０Ｒが配置され、そのほぼ中央付近にセンタースピーカ７０Ｃが配置されている。リアシートの左右にリアスピーカ７２Ｌ、７２Ｒが配置されている。リアスピーカ７２Ｌ／７２Ｒのほぼ中央付近にサブウーファ７２ＳＷを配置し、５．１ｃｈのサラウンド空間にしてもよい。
【００２８】
フロントスピーカ７０Ｌ／７０Ｒには、サラウンド生成部４０のステレオ信号ＦＬ／ＦＲが供給され、センタースピーカ７０Ｃには、センター信号Ｃが供給される。また、リアスピーカ７２Ｌ／７２Ｒには、サラウンド生成部４０のサラウンド信号ＳＬ／ＳＲが供給される。
【００２９】
図６は、図３に示すサラウンド信号生成部の内部構成を示す図である。サラウンド信号生成部４０は、ＳＬ信号生成部８０とＳＲ信号生成部９０とを含んでいる。ＳＬ信号生成部８０は、ＦＩＲフィルタ８２、適応フィルタ（ＡＤＦ）８４、加算部８６、ＬＭＳアルゴリズム処理部８８を備えている。ＦＩＲフィルタ８２は、適応フィルタのモデリング遅延回路として用いられ、入力されるＬｔ信号をタップ数に応じた時間（例えば３２タップの場合にはその半分の１６タップ分の時間）だけ遅延して出力する。適応フィルタ８４は、ＦＩＲフィルタと同じ構成を有しており、入力されるＲｔ信号に対して所定のタップ係数ベクトルＷを乗算して出力する。加算部８６は、ＦＩＲフィルタ８２から出力されるＬ信号から適応フィルタ８４から出力される信号を減算し、エラー信号ｅを出力する。ＬＭＳアルゴリズム処理部８８は、ステップサイズパラメータμに基づき、加算部８６から出力されるエラー信号ｅのパワーが最小となるようなＬＭＳアルゴリズムに従い適応フィルタ８４のタップ係数ベクトルＷを更新する。ＬＭＳアルゴリズム処理部８８へのステップサイズパラメータμは、コントローラ５０から供給される。加算部８６から出力されるエラー信号ｅは、無相関化処理されたサラウンドＳＬ信号となる。
【００３０】
ＳＲ信号生成部９０は、ＳＬ信号生成部８０と同様に構成され、ＦＩＲフィルタ９２、適応フィルタ（ＡＤＦ）９４、加算部９６、ＬＭＳアルゴリズム処理部９８を備えている。ＬＭＳアルゴリズム処理部９８へのステップサイズパラメータμは、コントローラ５０から供給される。加算部９６から出力されるエラー信号ｅは、無相関化処理されたサラウンドＳＲ信号となる。
【００３１】
図７は、適応フィルタの詳細構成を示す図である。図６に示す適応フィルタ８４は、複数の遅延素子１００と、それぞれの遅延素子１００に保持された信号に対して可変のタップ係数を乗算する乗算部１０２と、それぞれの乗算部１０２の出力を加算する加算部１０４とを備えている。複数の乗算部１０２のそれぞれのタップ係数（乗数）の値は、ＬＭＳアルゴリズム処理部８８によって更新される。
【００３２】
ＬＭＳアルゴリズム処理部８８は、加算部１０４から出力されるエラー信号ｅのパワーが最小となるように適応フィルタ８４のタップ係数の値を更新しており、適応フィルタ８４では入力されたＲｔ信号の成分の内のＬｔ信号と相関の高い成分を抽出するようにタップ係数の値が更新される。すなわち、ＬＭＳアルゴリズム処理部８８には、Ｒｔ信号と加算部１０４から出力されるエラー信号ｅとが入力されており、これらのＲｔ信号とエラー信号ｅがＬＭＳアルゴリズムによって処理されることにより、ＬＭＳアルゴリズム処理部８８から適応フィルタ８４内の各乗算部１０２に対してタップ係数の更新指令が出力され、各遅延素子１００に保持された信号に重畳されるタップ係数の値が変更される。
【００３３】
このように、適応フィルタ８４によってＲｔ信号の中のＬｔ信号と相関の高い成分が抽出され、この成分が加算部１０４によってＬｔ信号から減算されている。したがって、加算部１０４から出力されるエラー信号ｅは、Ｌｔ信号の中でＲｔ信号と相関の高くない成分のみが含まれることになり、これを無相関化処理されたサラウンドＳＬ信号として用いている。
【００３４】
また、ＳＲ信号生成部の適応フィルタ９４についても、図７に示す適応フィルタ８４と同様の構成であり、Ｒｔ信号の中でＬｔ信号と相関の高くない成分のみが含まれた、無相関化処理されたサラウンド信号ＳＲが生成される。
【００３５】
ＬＭＳアルゴリズムは、瞬時自乗誤差を評価量としたアルゴリズムであり、ＬＭＳアルゴリズム処理部８８は、次式に従ってフィルタ係数Ｗの値を更新する
【００３６】
【数５】
2008227788.tif 000005
【００３７】
ここで、μは、ステップサイズパラメータであり、この値を大きく設定することによりフィルタ係数Ｗの収束が速くなり、反対にこの値を小さく設定することによりフィルタ係数Ｗの収束が遅くなる。言い換えれば、ステップサイズパラメータμが大きくなると、相関成分を抽出するための追従が速くなり、サラウンド信号ＳＬ／ＳＲは、無相関成分の高い信号となる。反対に、ステップサイズパラメータμが小さくなると、相関成分を抽出するための追従が遅くなり、サラウンド信号ＳＬ／ＳＲは、相関成分を幾分含む信号となる。
【００３８】
上記したように、ダウンミックスされたステレオ信号Ｌｔ／Ｒｔは、パラメータｋの値によってサラウンド信号Ｓｌ／Ｓｒの加算割合が変化し、すなわち相互相関係数が異なり、相互相関係数が高い（パラメータｋの値が小さい）ステレオ信号Ｌｔ／ＲｔがＳＬ／ＳＲ信号生成部８０、９０に入力された場合、サラウンド信号ＳＬ／ＳＲの出力レベルが小さくなってしまう。これを解決するため、本実施例に係るコントローラ５０は、ダウンミックスのアルゴリズムを示すパラメータｋの値に応じて、適応アルゴリズム８８、９８へ供給するステップサイズパラメータμを可変する。
【００３９】
好ましくはコントローラ５０は、パラメータｋの値が小さくなるにつれて、言い換えれば相互相関係数が大きくなるにつれて、ステップサイズパラメータμが小さくなるように可変する。ステップサイズパラメータμを小さくすることで、相関成分を幾分含むサラウンド信号ＳＬ／ＳＲを生成し、出力レベルの低下を抑制する。
【００４０】
図８は、パラメータｋの値とステップサイズパラメータμの関係の一例を示す表である。同図に示すように、コントローラ５０は、パラメータｋがｋ＝１／√２のとき、ステップサイズパラメータμを０．００１とし、これを基準値とする。そして、パラメータｋが１／２、１／２√２、０となるにつれ、言い換えれば相互相関係数が高くなるにつれ、ステップサイズパラメータμを小さくし、パラメータｋ＝０のとき、設定可能な最小の値、例えば、μ＝０．００００１とする。
【００４１】
次に、本発明の第２の実施例について説明する。図９は、第２の実施例のオーディオ装置の構成を示す図である。同図に示すようにオーディオ装置１０Ａは、第１の実施例のときに加えて加算処理部２００を備えている。第１の実施例では、パラメータｋの値によってステップサイズパラメータμを可変するようにしたが、第２の実施例では、サラウンド生成部４０から出力されたサラウンド信号ＳＬ／ＳＲに対するステレオ信号Ｌｔ／Ｒｔの加算割合を制御する。
【００４２】
図１０は、図９に示す加算処理部の構成を示す図である。加算処理部２００は、ステレオ信号のＬｔ信号を入力しゲイン調整を行うアンプ２０２と、ＳＬ信号生成部８０のサラウンド信号ＳＬを入力しゲイン調整を行うアンプ２０４と、アンプ２０２の出力とアンプ２０４の出力を加算する第１の加算部２０６と、ステレオ信号のＲｔ信号を入力しゲイン調整を行うアンプ２１０と、ＳＬ信号生成部８０のサラウンド信号ＳＲを入力しゲイン調整を行うアンプ２１２と、アンプ２１０の出力とアンプ２１２の出力を加算する第２の加算部２１６とを有している。
【００４３】
ＳＬ信号処理部８０とＳＲ信号処理部９０の適応アルゴリズム８８、９８へのステップサイズパラメータμは、例えば、０．００１に固定されるが、コントローラ５０は、パラメータｋの値に応じて第１および第２の加算部２０６、２１６におけるステレオ信号Ｌｔ、Ｒｔの加算割合を可変する。なお、ステレオ信号Ｌｔ／Ｒｔのゲイン調整を行うアンプ２２０、２２２と、このアンプの出力を５０％づつ加算する加算部２２４によりセンター信号Ｃを生成する。
【００４４】
図１１は、パラメータｋの値と加算割合の関係の一例を示す表である。同図に示すように、コントローラ５０は、パラメータｋが大きくなるにつれ（相互相関係数が高くなるにつれ）、第１および第２の加算部２０６、２１６は、ステレオ信号Ｌｔ／Ｒｔの加算割合を高くする。例えば、パラメータがｋ＝１／√２のとき、ステレオ信号Ｌｔ／Ｒｔは、サラウンド信号ＳＬ／ＳＲに全く加算されないようにし、これを基準値とする。そして、パラメータがｋ＝１／２、ｋ＝１／２√２になるにつれ、ステレオ信号Ｌｔ／Ｒｔの加算割合を増加させ、パラメータがｋ＝０のとき、設定可能な最大値のステレオ信号Ｌｔ／Ｒｔを加算する。例えば、Ｌｔ／Ｒｔ：ＳＬ／ＳＲ＝４０％：６０％となるようにする。
【００４５】
第２の実施例によれば、相関成分の低いサラウンド信号ＳＬ／ＳＲに、相関成分の高いステレオ信号Ｌｔ／Ｒｔをミキシングすることでレベル調整を行うが、特に、パラメータｋが小さいほど（すなわち相互相関係数が大きいほど）、ステレオ信号Ｌｔ／Ｒｔのミキシング割合が増加するため、サラウンド信号ＳＬ／ＳＲの出力の低下を抑制することができる。
【００４６】
次に、本発明の第３の実施例について説明する。第３の実施例は、第１の実施例と第２の実施例を組み合わせたものである。つまり、コントローラ５０は、パラメータｋの値に応じて、適応アルゴリズム８８、９８のステップサイズパラメータμと、加算処理部２００の加算割合の双方を制御する。
【００４７】
図１２は、パラメータｋの値と、ステップサイズパラメータμおよび加算割合の関係の一例を示す表である。コントローラ５０は、パラメータｋの値が小さくなるにつれ、ステップサイズパラメータμを小さくし、ステレオ信号の加算割合を高くするようにして、サラウンド信号ＳＬ／ＳＲを生成させる。
例えば、パラメータがｋ＝１／√２のとき、ステップサイズパラメータμを０．００１とし、かつ、ステレオ信号Ｌｔ／Ｒｔがサラウンド信号ＳＬ／ＳＲに全く加算されないようにする。これを基準値とする。そして、パラメータｋが小さくなるにつれ、すなわち相互相関係数が大きくなるにつれ、ステップサイズパラメータμを小さくし、かつステレオ信号Ｌｔ／Ｒｔの加算割合を高くする。これにより、ステップサイズパラメータμの制御とステレオ信号の加算割合の制御を併用することにより、所望の出力レベルのサラウンド信号ＳＬ／ＳＲを得ることができる。
【００４８】
次に、本発明の第４の実施例について説明する。図１３は、第４の実施例に係るオーディオ装置の構成を示す図である。第４の実施例に係るオーディオ装置１０Ｂは、サラウンド生成部４０から出力されたサラウンド信号ＳＬ／ＳＲの出力ゲインを調整するゲイン調整部３００を備えている。コントローラ５０は、パラメータｋの値に応じてゲイン調整部３００を制御する。
【００４９】
図１４は、パラメータｋの値と出力ゲインとの関係の一例を示す表である。コントローラ５０は、例えば、パラメータがｋ＝１／√２のときの出力ゲインを基準値とし、パラメータｋの値が小さくなるにつれ、すなわちステレオ信号Ｌｔ／Ｒｔの相互相関係数が高くなるにつれ、サラウンド信号ＳＬ／ＳＲの出力ゲインを高くなるようにする。これにより、相互相関係数が高いステレオ信号Ｌｔ／Ｒｔからサラウンド信号ＳＬ／ＳＲを生成した場合であっても、出力レベルの低下を抑制することができる。
【００５０】
次に、本発明の第５の実施例について説明する。図１５は、第５の実施例に係るオーディオ装置の構成を示す図である。第５の実施例は、第２の実施例を変形するものであり、アンプ２０２、２０４、２１０、２１２の前段に遅延処理部４００、４０２、４０４、４０６を接続している。コントローラ５０は、パレメータｋの値に応じて加算処理部２００の加算割合の制御に加えて、遅延処理部４００〜４０６の遅延時間を制御する。この場合、ステップサイズパラメータμは、例えば０．００１に固定される。
【００５１】
図１６は、パラメータｋの値と、加算割合および遅延時間の関係の一例を示す表である。第５の実施例では、パラメータｋの値が小さくなるにつれ、相互相関係数が高くなるので、加算処理部２００の前に遅延処理部４００〜４０６を挿入することで、出力されるサラウンド信号ＳＬ／ＳＲの相関係数を低減させ、拡がり感を持たせることができる。例えば、パラメータがｋ＝１／√２のとき、ステレオ信号Ｌｔ／Ｒｔが加算されないようにし、かつこのときの遅延量を基準値とする。そして、パラメータｋが小さくなるにつれ、すなわち相互相関係数が大きくなるにつれ、ステレオ信号Ｌｔ／Ｒｔの加算割合を増加し、かつ遅延量を大きくし、パラメータがｋ＝０のとき、設定可能な最大の遅延量とする。
【００５２】
なお、図１５において、遅延処理部４００と４０４の遅延量は同じとし（△１と定義）、同様に遅延処理部４０２と４０６の遅延量は同じ（△２と定義）とする。相互相関係数値を下げるために、△２≧△１の関係を維持した状態で、遅延挿入を行うようにしてもよい。
【００５３】
以上説明したように、地上波ディジタル受信機から送出されるダウンミックスされたステレオ信号Ｌｔ／Ｒｔをサラウンド信号に拡張するとき、サラウンド信号ＳＬ／ＳＲの出力レベルを均質化することができる。
【００５４】
さらに、ダウンミックスされたステレオ信号Ｌｔ／Ｒｔの処理方法は、ISO/IEC13818-7 にも規定されており、５．１ｃｈダウンミックス処理としてはスタンダードな手法となり得る。但し、図１に示すダウミックスのアルゴリズム（図１を参照）は一つの例であって、本発明は、必ずしもこのアルゴリズムに限定されるものではなく、他のアルゴリズムにおいて適用することができる
【００５５】
さらに上記実施例では、地上波ディジタル放送を受信する例を述べたが、本発明は、これ以外にも、海外のディジタルテレビ、ＤＶＤ５．１ｃｈフォーマットのダウンミックス処理（Ｌｏ／Ｒｏ、Ｌｔ／Ｒｔ）にも適用可能である。
【００５６】
さらに本発明は、上記した第1ないし第５の実施例は、それぞれ単独で用いても良いし、第１ないし第５の実施例を適宜組み合わせて用いても良い。
【００５７】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明に係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】サラウンド５．１ｃｈのオーディオ信号をステレオ２ｃｈへダウンミックするアルゴリズムを示す表であり、図１（ａ）は擬似サラウンドなしの場合、図１（ｂ）は擬似サラウンドありの場合を示している。
【図２】ダウンミックスされたステレオ信号の相互相関係数を説明する図である。
【図３】本発明の実施例に係るオーディオ装置の構成を示すブロック図である。
【図４】図３に示す地上波ディジタル受信機の内部構成を示すブロック図である。
【図５】車室内のスピーカのレイアウトを示す図である。
【図６】図３に示すサラウンド生成部の内部構成を示す図である。
【図７】図６に示す適応フィルタ（ＡＤＦ）の構成を示す図である。
【図８】パラメータｋの値とステップサイズパラメータμとの関係を示す表である。
【図９】本発明の第２の実施例に係るオーディオ装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】図９に示す加算処理部の構成を示す図である。
【図１１】パラメータｋの値とステレオ信号の加算割合の関係を示す表である。
【図１２】本発明の第３の実施例におけるパラメータｋの値と、ステップサイズパラメータμおよび加算割合の関係を閉めす表である。
【図１３】本発明の第４の実施例に係るオーディオ装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】パラメータｋの値とサラウンド信号の出力ゲインの関係を示す表である。
【図１５】本発明の第５の実施例に係るオーディオ装置の構成を示す図である。
【図１６】パラメータｋの値と、ステレオ信号の加算割合および遅延時間との関係を示す表である。
【符号の説明】
【００５９】
１０：オーディオ装置                  ２０：アンテナ
３０：地上波ディジタル受信機          ４０：サラウンド生成部
５０：コントローラ                    ６０：チューナー
６２：復号化部                        ６４：オーディオデータ出力部
６６：ビデオデータ出力部              ６８：制御データ出力部
７０Ｌ、７０Ｒ：フロントスピーカ      ７０Ｃ：センタースピーカ
７２Ｌ、７２Ｒ：リアスピーカ          ８０：ＳＬ信号生成部
８２、９２：ＦＩＲフィルタ            ８４、９４：適応フィルタ
８６、９６：加算部                    ８８、９８：アルゴリズム処理部
２００：加算処理部                    ２０２、２０４：アンプ
２１０、２１２：アンプ                ２０６：第１の加算部
２１６：第２の加算部                  ３００：ゲイン調整部
【図１】
2008227788.tif 000008
【図２】
2008227788.tif 000009
【図３】
2008227788.tif 000010
【図４】
2008227788.tif 000011
【図５】
2008227788.tif 000012
【図６】
2008227788.tif 000013
【図７】
2008227788.tif 000014
【図８】
2008227788.tif 000015
【図９】
2008227788.tif 000016
【図１０】
2008227788.tif 000017
【図１１】
2008227788.tif 000018
【図１２】
2008227788.tif 000019
【図１３】
2008227788.tif 000020
【図１４】
2008227788.tif 000021
【図１５】
2008227788.tif 000022
【図１６】
2008227788.tif 000023