(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーディオ信号を復号する方法であって、
１つのチャンネルが中央チャンネルでありかつその他のチャンネルの少なくとも１つは残留オーディオチャンネルである複数のチャンネルが定義されているディジタルオーディオ信号を受け取ること、
前記中央チャンネルの前記その他のチャンネルに対する比率を求めるために、前記中央チャンネルを前記その他のチャンネルの前記少なくとも１つと比較すること、および、
前記比率が予め決められた値よりも小さい時に、前記中央チャンネルの音声レベルと前記その他のチャンネルの前記少なくとも１つの残留オーディオレベルとを可変利得増幅器により自動的に調節すること、を含むオーディオ信号を復号する方法。
【請求項２】
前記中央チャンネルは音声チャンネルである請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記その他のチャンネルの前記少なくとも１つは非音声チャンネルを含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
エンドユーザのためにオーディオプログラムの再生を最適化するオーディオシステムであって、
複数のチャンネルが定義されている符号化されたオーディオ信号を受け取る受信器であって、前記符号化されたオーディオ信号は、前記複数のチャンネルのうちの中央チャンネルの好適オーディオ信号と、前記複数のチャンネルのうちの前記中央チャンネル以外のチャンネルの残留オーディオ信号とを含んでいる、受信器、
前記好適オーディオ信号と前記残留オーディオ信号とを再生するために前記符号化オーディオ信号を復号する、前記受信器に接続されているデコーダ、
前記好適オーディオ信号を調節する、前記デコーダに接続されている第１のユーザ調節可能増幅器、
前記残留オーディオ信号を調節する、前記デコーダに接続されている第２のユーザ調節可能増幅器、
前記好適オーディオ信号を前記残留オーディオ信号と比較して、前記好適オーディオ信号の前記残留オーディオ信号に対する比率を出力する、前記デコーダに接続されているプロセッサ、および、
前記好適オーディオ信号の前記残留オーディオ信号に対する前記比率が予め決められた値よりも小さいとき、前記第１のユーザ調節可能増幅器及び前記第２のユーザ調節可能増幅器により、前記好適オーディオ信号のレベルと前記残留オーディオ信号のレベルを自動的に調節する制御装置、
を含むオーディオシステム。
【請求項５】
前記好適オーディオ信号は音声信号を含む請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記残留オーディオ信号は非音声信号を含む請求項４に記載のシステム。
【請求項７】
前記比率が前記予め決められた値よりも小さいときの前記調節は、前記音声レベルを上げること、前記残留オーディオレベルを下げること、または前記音声レベルを上げることおよび前記残留オーディオレベルを下げることの両方を、含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記比率が前記予め決められた値よりも小さいときの前記調節は、前記音声レベルを上げることおよび前記残留オーディオレベルを下げることを含む請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記自動的に調節する制御装置は、前記好適オーディオ信号のレベルを上げること、前記残留オーディオ信号のレベルを下げること、または前記好適オーディオレベルを上げることおよび前記残留オーディオ信号のレベルを下げることの両方を、含む請求項４に記載のシステム。
【請求項１０】
前記自動的に調節する制御装置は、前記好適オーディオ信号のレベルを上げること及び前記残留オーディオ信号のレベルを下げることを含む請求項４に記載のシステム。
【請求項１１】
前記デコーダは、復号した前記符号化オーディオ信号から第１チャンネル出力、第２チャンネル出力、第３チャンネル出力および第４チャンネル出力を発生し、
前記第１および第２チャンネル出力は、左と右の空間差分をそれぞれ有する好適オーディオ信号を備え、
前記第３および第４チャンネル出力は、左と右の空間差分をそれぞれ有し、音声信号でない残留オーディオ信号を備え、
当該システムは、
第１経路を介して第１出力に接続されると共に前記第１チャンネル出力に接続される第１入力、および第２経路を介して第２出力に接続されると共に前記第２チャンネル出力に接続される第２入力を有し、前記第１および第２経路上の信号のボリュームを等しくかつ同時に調整する第１ボリューム制御と、
第３経路を介して第３出力に接続されると共に前記第３チャンネル出力に接続される第３入力、および第４経路を介して第４出力に接続されると共に前記第４チャンネル出力に接続される第４入力を有し、前記第３および第４経路上の信号のボリュームを等しくかつ同時に調整する第２ボリューム制御と、
前記第１出力に接続される第１加算入力、前記第３出力に接続される第２加算入力、および第１加算出力を少なくとも有する第１加算回路と、
前記第２出力に接続される第３加算入力、前記第４出力に接続される第４加算入力、および第２加算出力を少なくとも有する第２加算回路と、
をさらに備える請求項４に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
関連出願に対する相互参照
本出願は、１９９９年６月１５日付で出願された標題「音声対残留オーディオ（ＶＲＡ）相互作用形中央チャンネルダウンミックス（Ｖｏｉｃｅ−ｔｏ−Ｒｅｍａｉｎｉｎｇ  Ａｕｄｉｏ（ＶＲＡ）Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ  Ｃｅｎｔｅｒ  Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｄｏｗｎｍｉｘ）」の米国仮特許出願番号６０／１３９，２４２の利益を主張する。
【０００２】
発明の分野
本発明の実施態様は、一般的に、オーディオ信号を処理するための方法および装置に関し、さらに特に、広範囲のエンドユーザの聴取体験を改善するためにオーディオ信号を処理するための方法および装置に関する。
【０００３】
発明の背景
マルチチャンネル増幅器とマルチスピーカシステムとを含む「ハイエンド」すなわち高額の装置を有するエンドユーザは、現時点では、マルチチャンネルオーディオシステムの中央チャンネル信号の音量をその他の（残りの：残留）チャンネルのオーディオ信号とは別個に調節する制限された能力がある。大半の映画では、対話が主に中央チャンネル上に位置し、かつ、他の音響効果が他のチャンネル上に位置しているので、この制限された調節能力は、大音量の音響効果を伴うセッション中にエンドユーザが対話をよりよく聞き取れるように、主に対話から成るチャンネルの振幅を増大させることを可能にする。
【０００４】
現時点では、この制限された調節は重大な欠点を有する。第１に、この調節は、全スピーカの個別的な音量レベル調節を可能にするＤＶＤプレーヤおよびマルチチャンネルスピーカシステム（例えば、６スピーカホームシアターシステム）を所有するエンドユーザだけにとって利用可能であるにすぎない調節能力である。さらに、この調節は、好適オーディオ信号（例えば、音声または対話信号）とその他の（残りの）オーディオ信号（他のチャンネルすべて）との過渡的現象中に連続的に変更される必要がある調節である。最後の欠点は、映画プログラムの１つのオーディオセグメント中では許容可能だった音声−その他の（残りの）オーディオ（ＶＲＡ）調節が、その他のオーディオレベルが過剰に大きく増大するか対話レベルが過剰に小さく低下する可能性がある場合には、別のオーディオセグメントにとっては適切でないことがあるということである。
【０００５】
大部分のエンドユーザが、この調節能力を可能にするホームシアター、すなわち、ドルビイ  デジタル（Ｄｏｌｂｙ  Ｄｉｇｉｔａｌ）のデコーダと６チャンネル可変利得増幅器とマルチスピーカシステムとを、長年にわたって所有していないし、将来も所有することはないであろう。さらに、エンドユーザは、プログラムの開始時に選択されたＶＲＡ比がプログラム全体において同じ状態にとどまることを確実にする能力を持たないであろう。
【０００６】
図３は、一般的なホームシアターシステムの意図された空間配置設定を示す。５．１空間チャンネルにおけるオーディオ制作に関しては記述された規則がないが、業界標準は存在する。本明細書で使用する場合の術語「空間チャンネル」は、出力装置（例えば、スピーカ）の物理的位置と、出力装置からの音がどのようにエンドユーザに送り届けられるかを意味する。こうした標準の１つは、中央チャンネル２２６上に対話の大部分を配置することである。同様に、空間配置を必要とする他の音響効果は、左と右と左サラウンドと右サラウンドとに関してＬ２２１、Ｒ２２２、Ｌｓ２２３、Ｒｓ２２４と符号が付けられている他の４つのスピーカのどれかに配置される。さらに、中域用スピーカに対する損傷を防ぐために、低周波数効果（ＬＥＥ）が、サブウーファスピーカ２２５に向けられている０．１チャンネル上に配置される。
【０００７】
ディジタル音声圧縮が、アナログ伝送では不可能だったオーディオのためのより大きなダイナミックレンジを制作者がエンドユーザに提供することを可能にする。このより大きなダイナミックレンジは、何らかの非常に大音量の音響効果が存在する場合に、大半の対話が過剰に小さい音に聞こえることの原因となる。次の事例がその事情を説明する。アナログ伝送（または録音）が、９５ｄＢまでのダイナミックレンジ振幅を伝送する能力を有し、かつ、典型的に対話が８０ｄＢで録音されていると仮定する。誰かが話をしている時にその他のオーディオが上限に達する時には、その他のオーディオの大音量セグメントがその対話を聞き取りにくくする可能性がある。しかし、この状況は、ディジタルオーディオ圧縮が１０５ｄＢまでのダイナミックレンジを可能にする時に悪化するだろう。当然のことながら、その対話は他の音に対して同一のレベル（８０ｄＢ）のままであり、音の大きい他の音声だけがその振幅の点でよりリアリスティックに再生されることが可能であるにすぎない。ＤＶＤに対話のレベルが過剰に低く記録されているというユーザの不満は非常に一般的である。実際には、この対話は適正なレベルにあり、ダイナミックレンジが制限されたアナログ録音の場合の対話よりも適切でありリアリスティックである。
【０００８】
適正に検定されたホームシアターシステムを現時点で所有する顧客の場合でさえ、今日製造される多くのＤＶＤにおいて大音量のその他のオーディオセクションによってダイアログがマスクされることが多い。小グループの顧客が、中央チャンネルの音量を増大させること、および／または、その他のチャンネルすべての音量を低下させることによって、了解度における幾分かの改善を見い出すことが可能である。しかし、この固定された調節は特定のオーディオ部分に関してだけ許容可能であるにすぎず、適正な検定によるレベルを混乱させる。スピーカのレベルは、典型的には、視聴位置において特定の音圧レベル（ＳＰＬ）を生じさせるように検定されている。この適正な検定は、視聴が可能な限りリアリスティックであることを確実にする。不幸にして、このことは大きな音が非常に大きな音で再生されることを意味する。夜遅くの視聴の際には、このことは望ましくないだろう。しかし、スピーカレベルのどんな検定もこの調節を破綻させるだろう。
【０００９】
発明の概要
オーディオ信号を復号する方法が、１つのチャンネルが中央チャンネルでありかつその他のチャンネルの少なくとも１つが残留オーディオのチャンネルである複数のチャンネルが定義されているディジタルオーディオ信号を受け取ることと、中央チャンネルの複数のチャンネルのその他のチャンネルに対する比率を求めるために中央チャンネルを複数のチャンネルのその他のチャンネルの少なくとも１つと比較することと、この比率が予め決められた値を満たさない時に中央チャンネルと複数のその他のチャンネルの少なくとも１つとを自動的に調節することとを含む。
【００１０】
詳細な説明
本発明は、好適音声対その他のオーディオ能力のためのマルチチャンネルオーディオプログラムのその他のチャンネルに対して、マルチチャンネルオーディオプログラムの中央チャンネルレベルを調節するための方法および装置を開示する。
【００１１】
さらに、本発明は、エンドユーザが好適音声対その他のオーディオを調節することを可能にする仕方でオーディオメディア上に古いマスタを再記録しかつ新たなマスタを記録するための方法および装置を開示する。本明細書で使用される場合の術語「マスタ」は、オーディオ記録プロセスの最初の段階で発生させられるオーディオメディアを意味する。さらに、術語「エンドユーザ」は、放送または音声記録の消費者または聴取者、すなわち、録音または放送によって配布されるオーディオメディア上のオーディオ信号を受け取る１人または複数人の個人を意味する。さらに、術語「好適オーディオ」は、オーディオ信号の音声成分、音声情報、または、主要音声成分を意味し、術語「残留（その他の）オーディオ（remaining audio）」は、オーディオ信号のバックグラウンド成分、音楽成分、または、非音声成分を意味する。
【００１２】
本明細書で説明される発明は特定のオーディオCODEC（圧縮／圧縮解除）規格には限定されず、Digital Theater Sound(DTS)、Dolby Digital、Sony Dynamic Digital Sound(SDDS)、Pulse Code Modulation(PCM)等のようなあらゆるオーディオCODECと共に使用されることが可能である。
【００１３】
好適なオーディオ対残留オーディオの比の重要性
本発明は、好適オーディオ信号のその他のオーディオに対する比率の聴取の好適な範囲が非常に広く、予想よりも明らかに広いという理解に基づいている。この重要な発見は、好適オーディオ信号レベルの残留オーディオ信号すべてのレベルに対する比率の好適性に関する小さな人口サンプルの試験の結果である。
【００１４】
聴力障害聴取者または正常な聴取者に関する所望の範囲の特定の調節
正常ユーザと聴力障害ユーザとが異なったタイプのオーディオプログラミングに関する対話とその他のオーディオとの間の比率をどのように知覚するかを理解する領域において、非常に方向付けられた調査研究を行ってきた。こうした集団では、音声と残留オーディオとの間における望ましい調節の範囲に関して、大きな違いがあることが発見されている。
【００１５】
小学生、中学生、中年の市民、老齢の市民を含む人口のランダムなサンプルに対して２つの実験を行った。合計７１人の人間を試験した。この試験は、（残留オーディオが群衆の騒音である）フットボールゲームと、（残留オーディオが音楽である）ポピュラーソングとに関して、音声レベルとその他のオーディオのレベルとを調節することをユーザに依頼した。ＶＲＡ（音声対残留オーディオ）比と呼ばれる測定基準が、各々の選択の場合にダイアログまたは音声の音量の線形値をその他のオーディオの音量の線形値で割り算することによって形成された。
【００１６】
この試験の結果として幾つかの事柄が明らかになった。第１に、スポーツおよび音楽メディアの両方の場合に、音声とその他のオーディオとに関して同じ比率を選択する人間は２人といない。全員にアピールするＶＲＡ（消費者によっては調節不可能である）を提供する上でその集団が制作者に依存していたので、このことは非常に重要である。これらの試験結果から見て、これは明らかにあり得ないことである。第２に、典型的には、聴力障害を有する人間の場合に（了解度を改善するために）ＶＲＡがより高いが、正常な聴力を有する人間も、その制作者によって現在提供されている比率とは異なる比率を選好する。
【００１７】
さらに、ＶＲＡの調節を可能にするあらゆる装置は、集団の大部分を満足させるために、これらの試験から推定されるような調節能力を少なくとも提供しなければならないという事実を強調することが重要である。ビデオおよびホームシアターメディアが様々なプログラミングを提供するので、少なくともあらゆるメディア（音楽またはスポーツ）に関する最低の測定比率から音楽またはスポーツからの最高の比率までをその比率が範囲に含まなければならないということを考慮しなければならない。これは、０．１から２０．１７、または、デシベル単位では４６ｄＢの範囲であろう。さらに、これは単なる人口の標本抽出にすぎないということと、スポーツ放送を視聴する時にある１人の人間は群衆の騒音を好まないが別の人間はアナウンスを好まないということがあり得るので調節能力は理論的には無限であるべきであるということとに留意されたい。広範囲のＶＲＡ比率に関するこのタイプの研究と具体的な要求は、文献または従来の技術において報告も論議もされていないということに留意されたい。
【００１８】
この試験では、より高齢の男性グループが選択されて、固定されたバックグラウンドノイズとアナウンサーの声との間の調節を行うように依頼され（この試験は後で学生グループに対して行われた）、この試験では、アナウンサーの声だけが変化させられ、バックグラウンドノイズは６．００に設定された。より高齢のグループの結果は次の通りだった。
【００１９】
表１
個人   設定
１             ７．５０
２             ４．５０
３             ４．００
４             ７．５０
５             ３．００
６             ７．００
７             ６．５０
８             ７．７５
９             ５．５０
１０            ７．００
１１            ５．００
【００２０】
全ての年齢の人間が互いに異なる聴取要求と聴取選択とを有するという事実をさらに例示するために、２１人の大学生のグループが、音声とバックグラウンドの混合を聴取し音声レベルに対する１つの調節を行うことによって音声のバックグラウンドに対する比率を選択するように選択された。この場合にはフットボールゲームにおける群衆騒音であるバックグラウンドノイズは６（６．００）の設定値に固定され、学生たちは、個別に録音された純粋な声またはほぼ純粋な声だったアナウンサーの実況放送の声のレベルを調節することが可能にされた。言い換えると、学生たちは、より高齢の人間のグループが行った試験と同じ試験を行うように選択された。学生たちは、年齢を原因とする聴取虚弱を最小限に抑えるように選択された。学生たちはすべて１０代後半か２０才代前半だった。この試験結果は次の通りだった。
【００２１】
表２
学生 音声の設定
１              ４．７５
２              ３．７５
３              ４．２５
４              ４．５０
５              ５．２０
６              ５．７５
７              ４．２５
８              ６．７０
９              ３．２５
１０             ６．００
１１             ５．００
１２             ５．２５
１３             ３．００
１４             ４．２５
１５             ３．２５
１６             ３．００
１７             ６．００
１８             ２．００
１９             ４．００
２０             ５．５０
２１             ６．００
【００２２】
（図１に示されているような）より高齢のグループの年齢は３６才から５９才の範囲内であり、これらの個人の多くは４０才グループまたは５０才グループに属していた。この試験結果によって示されているように、平均の設定値はかなり高い傾向があり、その板を挟んで幾分かの聴力の損失を示した。この場合も同様に範囲が３．００から７．７５までの４．７５の広がりを有し、このことは、人々における声のバックグラウンドに対する選好聴取比率、または、選好信号のその他のオーディオ（prefered signal to remaining audio)(PSRA）の好ましい聴取比率の変動の範囲の発見を立証した。両方の被験者グループに関するレベル設定値の全範囲は２．０から７．７５の範囲だった。これらのレベルは、この実験を行うために使用されたレベル調節機構上の実際の値を表す。これらのレベルは、様々なユーザから求められている可能性がある（「騒音」レベル６．０と比較する時の）信号対騒音値の範囲の表示を提供する。
【００２３】
様々なユーザによって選択される相対的なラウドネス変動にこれがどのように関係するかをより良く理解するために、２．０から７．７５の非線形の音量コントロールの変化が２０ｄＢすなわち１０倍の増加を表す。したがって、人口のこのような小さな標本抽出と単一のタイプのオーディオプログラミングの場合でさえ、異なる聴取者が「残留オーディオ」に対して極めて著しく異なるレベルの「好適信号」を選好するということが発見された。この選択はすべての年齢グループに共通しており、個々の好みと基本的な聴取能力とに係わらずに一貫しており、このことは従来においては全く予想されていなかった。
【００２４】
この試験結果が示すように、年齢を原因とする聴力障害のない（表ＩＩに示す通りの）学生が選択した範囲は、２．００という低い設定値から６．７０という高い設定値まで、４．７０の広がり、すなわち、１から１０までの全範囲のうちのほぼ半分の範囲内で変動した。この試験は、録音され放送される大半のオーディオ信号の「１つのサイズですべて間に合う（ｏｎｅ  ｓｉｚｅ  ｆｉｔｓ  ａｌｌ）」という考え方が、聴取者自身の好みと聴取欲求とに適合するようにミキシングを調節する能力を個々の聴取者に与える上でどれだけ不十分であるかということを示している。この場合も同様に、学生たちは、好みと聴取欲求とにおいて個別的な差異を示すより高齢のグループの場合と同様に、その設定値において広範囲の広がりを示した。この試験の１つの結果は、聴取上の好みは著しく多様であるということである。
【００２５】
さらに別の試験が、より大きなサンプルグループにおいてこの結果を確認している。さらに、試験結果がオーディオのタイプに応じて変動する。例えば、オーディオソースが音楽であった場合には、音声−その他のオーディオの比率はほぼゼロから約１０まで変動したが、一方、オーディオソースがスポーツプログラミングだった時には、この比率はほぼゼロから約２０までの間で変動した。さらに、標準偏差がほぼ３だけ増大したが、一方、平均は音楽の平均の２倍以上に増大した。
【００２６】
この試験の最終結果は、好適オーディオ／残留オーディオの比を選択してそれを恒久的に固定する場合には、人口の大部分にとっては望ましいとは言えないオーディオプログラムを作成したことになる可能性が極めて高いということである。さらに、上述のように、最適の比率は短期的および長期的な時変関数であるだろう。したがって、この好適オーディオ対残留オーディオの比に対する完全な調節が、「正常な」聴取者すなわち聴力障害のない聴取者を満足させるために望ましい。さらに、この比率に対する最終的な調節をエンドユーザに提供することが、エンドユーザが自分の聴取体験を最適化することを可能にする。
【００２７】
好適オーディオ信号と残留オーディオ信号に対するエンドユーザの個別的な調節が、本発明の一側面の明らかな特徴であろう。本発明の詳細を例示するために、好適オーディオ信号が関連音声情報である応用例を考察する。
【００２８】
好適オーディオ信号と残留オーディオ信号との生成
図１は、録音または放送プログラムにおいて一般的なバックグラウンドオーディオから関連音声情報を分離させる一般的なアプローチを示す。関連音声の定義に関してプログラム制作ディレクタによって決定が行われなければならないだろう。俳優、俳優グループ、または、コメンテータが関連の話し手として識別されなければならない。
【００２９】
関連話し手が識別されると、彼らの声が音声マイクロフォン１によって拾い上げられるであろう。音声マイクロフォン１は、接話マイクロホン（コメンテータの場合）または音響録音で使用される高指向性ショットガンマイクロホンのどちらかである必要があるであろう。高指向性であることに加えて、これらのマイクロフォン１は音声帯域が制限されており、好ましくは２００−５０００ＨＺの帯域に制限されていることが必要である。指向性と帯域フィルタリングとの組合せが、録音時に関連音声情報に音響的に結合したバックグラウンドノイズを最小化する。特定のタイプのプログラミングでは、音響結合を防止する必要が、関連のダイアログ音声をオフラインで録音してプログラムのビデオ部分に応じてそのダイアログをダビングすることによって排除されることが可能である。音楽の場合のように最高品質のバックグラウンド情報を提供するためには、バックグラウンドマイクロフォン２が極めて広帯域でなければならない。
【００３０】
カメラ３が、プログラムのビデオ部分を提供するために使用される。オーディオ信号（音声および関連音声）はエンコーダ４においてビデオ信号と共に符号化される。一般的に、オーディオ信号は、異なる搬送周波数でオーディオ信号を単に変調することによってビデオ信号から分離されることが普通である。現在ではほとんどの放送がステレオ放送なので、関連音声情報をバックグラウンドと共に符号化する方法は、４チャンネルディスク録音を作成するために左前チャンネルと右前チャンネルとが２チャンネルステレオに追加されるのと同じ仕方で、それぞれのステレオチャンネル上に関連の音声情報を多重化することである。これは追加の放送帯域幅の必要を生じさせるが、ビデオディスクまたはテーププレーヤ内のオーディオ回路系が関連音声情報を復調するように設計されている限りは、これは録音メディアに関して問題を生じさせないであろう。
【００３１】
適切と見なされる何らかの手段によって信号が符号化され終わると、符号化された信号が放送システム５によってアンテナ１３を通して放送するために送り出されるか、または、録音システム６によってテープまたはディスク上に録音される。記録されたオーディオビデオ情報の場合には、バックグラウンド情報と音声情報が単に別個の録音トラック上に配置されることが可能である。
【００３２】
好適オーディオ信号と残留オーディオの受信および復調
図２は、符号化されたプログラム信号を受信して再生するための典型的な実施形態を示す。受信器システム７は、放送情報の場合に、符号化されたオーディオ／ビデオ信号から主搬送周波数を復調する。記録メディア１４の場合には、ＶＣＲのヘッドまたはＣＤプレーヤ８のレーザ読取り装置が、符号化されたオーディオ／ビデオ信号を生じさせるだろう。
【００３３】
両方の場合とも、これらの信号は復号化システム９に送られるだろう。デコーダ９は、周波数分割復調または時間分割復調と組み合わされた包絡線検波のような標準的な復号化技術を使用して信号をビデオと音声オーディオとバックグラウンドオーディオとに分離するだろう。バックグラウンドオーディオ信号は別個の可変利得増幅器１０に送られ、視聴者は自分の好みに合わせてこの増幅器を調節する。音声信号は可変利得増幅器１１に送られ、この増幅器を視聴者が自分の特定の必要に応じて調節することが可能である。
【００３４】
２つの調節された信号が、最終的なオーディオ出力を生じさせるために単位利得加算増幅器１２によって加算される。あるいは、これら２つの調節済み信号が単位利得加算増幅器１２によって加算され、さらに、最終的なオーディオ出力を生じさせるために可変利得増幅器１５によって調整される。このようにして、視聴者は、オーディオプログラムを再生する時点でオーディオプログラムを自分の固有の聴取要件に合わせて最適化するためにバックグラウンドレベルに対して関連音声を調節することが可能である。同一の聴取者が同一のオーディオを再生する都度に、この比率の設定値がその聴取者の聴取の変化のために変化する必要があるだろう。この設定値は、この柔軟性に対応するように無限に調節可能な状態のままである。
【００３５】
中央チャンネルの自動ＶＲＡ調節機能
中央チャンネルのレベルの幾らかの利得、または、その他のスピーカのレベルの低下とが、こうした調節能力を有する５．１チャンネルオーディオシステムのようなマルチチャンネルオーディオシステムを有するエンドユーザにおける、音声了解度の改善を実現する。消費者全員がこうしたシステムを所有するわけではなく、本発明は消費者全員がその能力を有することを可能にするということに留意されたい。
【００３６】
図４は、自動ＶＲＡレベル調節機能または検定オーディオ機能をエンドユーザが選択する選択権を有するシステムを示す。このシステムは検定されたデコーダ２３１と、スイッチ２３５，２３７と、プロセッサ２３２と、複数の増幅器２３４、２３８、２３６とを含む。図４から明らかなように、このシステムは、５．１デコーダの出力チャンネルすべてが電力増幅器２３６を経由して５．１スピーカユニット入力に直接向かう通常の動作位置と見なされている位置Ｂにスイッチ２３５を動かすことによって調節される。その次にデコーダは、スピーカのレベルがホームシアターシステム用に適切であるように検定されるであろう。上述のように、これらのスピーカレベルは夜間の視聴には適していないであろう。
【００３７】
あるいは、スイッチ２３５は、エンドユーザが所望のＶＲＡ比を選択し、中央チャンネルの相対的なレベルをその他のオーディオチャンネルのレベルに対して調節することによって自動的にそのＶＲＡ比が維持されることを可能にする位置Ａに動かされてもよい。
【００３８】
ユーザによって選択されたＶＲＡに反しないオーディオプログラムのセグメントの間、スピーカは当初の検定されたフォーマットでオーディオサウンドを再生する。自動レベル調節機能は、その他のオーディオが過剰に大レベルになるか声が過剰に小レベルになる時にだけ「発動（ｋｉｃｋ−ｉｎ）」する。これらの時点では、声のレベルが増大させられるか、その他のオーディオがレベル低下させられるか、または、この両方が組み合わされることが可能である。これは、「実効ＶＲＡ検査」プロセッサ２３２によって行われる。実効ＶＲＡ検査プロセッサ２３２は、上述の機能を果たすために必要なハードウェアとソフトウェアとこれらの組合せのすべてを含む。エンドユーザが、スイッチ２３５によって作動可能化された自動ＶＲＡ維持機能を有することを選択する場合には、５．１チャンネルのレベルが実効ＶＲＡ検査ブロック２３２で比較される。平均中央レベルが（室内音響条件と視聴位置における予想ＳＰＬとに適合するように、逆に検定されることが可能である）その他のチャンネルのレベルに対して十分な比率である場合には、通常の検定されたレベルが高速スイッチ２３７を経由して増幅器２３６によって再生される。
【００３９】
その比率が不適切であると予想される場合には、高速スイッチ２３７は中央チャンネルをその中央チャンネル自体の自動レベル調節に送り、その他のスピーカをこれらのスピーカ自体の自動レベル調節に送る。
【００４０】
本発明によって、（１）こうした自動ＶＲＡ−ＨＯＬＤ機能が既存の５．１オーディオチャンネルに直接適用され、（２）ホームシアターで現在調節可能な中央レベルが、その他のチャンネルに対する特定の比率に調節され、かつ、過渡現象の存在下で維持されることが可能であり、（３）ユーザ選択ＶＲＡが攪乱されない時には、検定されたレベルが再生され、および、ユーザ選択ＶＲＡが攪乱される時には自動レベル調節が行われ、それによって、よりリアリスティックな形でオーディオを再生し、検定を一時的に変化させることによって依然として過渡現象の変化に適応し、（４）エンドユーザが自動（または手動）ＶＲＡまたは検定済みシステムを選択することを可能にし、それによって、中央チャンネルの調節の後に再検定することを不要にする。
【００４１】
さらに、レベルが自動的に調節されると上述しているが、この機能は、図４に示す通りの単純な手動の利得調節を可能にするために動作不能にされることも可能であることに留意されたい。
【００４２】
非中央チャンネルスピーカ装置にダウンミックスするための中央チャンネル調節  上述のように、多くのエンドユーザはホームシアターシステムを所有していない。しかし、ＤＶＤプレーヤがますます普及しており、ディジタルテレビが近い将来に放送されることになっている。こうしたディジタルオーディオフォーマットは、あらゆる放送オーディオを聴取するために５．１チャンネルデコーダをエンドユーザが所有することを必要とするだろうが、エンドユーザは誰もが、５．１オーディオチャンネルを有する最高限まで調節可能な検定されたシアターシステムを購入する金銭的余裕を持っているわけではないだろう。
【００４３】
本発明の次の観点は、最高限の再生能力を持たない可能性があるエンドユーザに対しても制作者が５．１チャンネルのオーディオを配送するだろうという事実を利用すると共に、依然としてエンドユーザが声−その他のオーディオＶＲＡ比レベルを調節することを可能にする。さらに、本発明のこの側面は、エンドユーザがマルチスピーカ調節システムを所有することなしにその比率を維持または保持する機能を選択することを可能にすることによって増強される。
【００４４】
図５は、本発明の実施形態によってどのようにダウンミックスが実現されるかを示す概念図を示す。この図に示されているように、ダウンミキシングは、ＤＶＤプレーヤまたは別の類似の装置の出力ポートからの５．１チャンネル（この場合にはドルビイ  デジタル（Ｄｏｌｂｙ  Ｄｉｇｉｔａｌ））ビットストリームを受け取るインタフェースユニット２４１によって行われる。その次に、信号が、ユーザ選択ＶＲＡによる中央チャンネル２４３のユーザ調節のために、専用のオーディオデコーダに送られる。その次に、出力信号が、中央チャンネルスピーカを提供しないステレオ、４チャンネル、または、他のあらゆるスピーカ装置２４４に送られる。
【００４５】
図６は、本発明によってどのようにダウンミックスが具体化されるかを示す概念図の別の具体例を示す。非ホームシアターオーディオシステムのためのダウンミキシングが、選択可能なＶＲＡからすべてのユーザが利益を受けるための方法を提供する。調節された対話が、可能な限り変更を加えずにオーディオプログラムの意図された空間配置を残すように非中央チャンネルスピーカに送られる。しかし、対話レベルは単純により高いだろう。図に示されているように、ＮチャンネルＤ／Ａコンバータ２５２は、中央チャンネルダウンミックス２４３のユーザ調節のための専用オーディオデコーダからのディジタル信号をアナログ信号に変換する。その次に、アナログ信号がＮスピーカオーディオ再生装置２５３に送られる。
【００４６】
５．１オーディオチャンネル（ドルビイ  デジタル、Dolby Digital）を４チャンネル（ドルビイ  プロロジック、Dolby Pro-Logic）または２チャンネル（ステレオ）または１チャンネル（モノラル）にダウンミキシングするための明確に規定されたガイドラインが存在する。適正な比率における５．１チャンネルの適正な組合せが、消費者が所有するあらゆる再生システムに関して最適の空間配置を生じさせるために選択された。既存のダウンミキシング方法の問題点は、こうした方法がトランスペアレントであり、エンドユーザによる調節が不可能であるということである。これは、より新しい５．１チャンネルオーディオミックスにおいてダイナミックレンジが使用される仕方によっては、了解度に関する問題を生じさせる可能性がある。
【００４７】
その他のオーディオが対話をマスキングしてそのダイアログを理解困難にするセグメントを有する５．１チャンネルで再生されている映画を、一例として取り上げる。消費者が６個のスピーカと６チャンネル調節可能利得増幅器を有する場合には、音声了解度が上述のように改善されて維持されることが可能である。しかし、ステレオ再生しかできない消費者は、（Dolby Digital Broadcast Implementation Guidelinesに従った）図７に示されている図による５．１チャンネルのダウンミックス版を受け取るだろう。実際には、中央チャンネルレベルは、ＤＤビットストリームで指定されている量（−３、−４．５、または、−６ｄＢ）だけ低下させられる。これは、さらに、その他のチャンネル上に高いレベルのその他のオーディオを含むセグメントにおいて、了解度を低下させるだろう。
【００４８】
本発明のこの観点は、空間チャンネルがユーザの再生装置にダウンミックスされる前にその空間チャンネルの各々に調節可能な利得を配置することによって、ダウンミキシングプロセスを回避する。
【００４９】
図８は、復号された５．１チャンネルの各々におけるエンドユーザ調節可能レベルを示す。典型的には、低周波数効果（ＬＦＥ）チャンネルのダウンミキシングは、電子部品の飽和と了解度の低下とを防ぐために行われない。しかし、ダウンミキシングが生じる前にエンドユーザによる調節が可能なので、エンドユーザによって指定された比率でダウンミックスにＬＦＥを含むことが可能である。
【００５０】
エンドユーザが各チャンネルのレベル（レベル調節器２７６ａ−ｇ）を調節することを可能にすることが、あらゆる数の再生スピーカを有するエンドユーザが、以前には５．１再生チャンネルを持った人々だけに利用可能だった音声レベル調節を利用することを可能にする。
【００５１】
上述のように、この装置は、ホームシアターシステムの再生チャンネルの数に係わらずに、デコーダ２７１がスタンドアロンのデコーダであろうと、ＤＶＤ内部のデコーダであろうと、テレビ内部のデコーダであろうと、あらゆるデコーダ２７１の外部で使用されることが可能である。エンドユーザは、（５．１）出力を送るようにデコーダ２７１に単に命令するだけでよく、「インタフェースボックス」が、以前にはデコーダによって行われていた調節とダウンミキシングを行うだろう。
【００５２】
図９はこのインタフェースボックス２８２を示す。このインタフェースボックス２８２は、あらゆるデコーダから５．１復号オーディオチャンネルをその入力として受け取り、個別の利得を各チャンネルに与え、および、消費者が所有する再生スピーカの個数に応じてダウンミキシングを行うことが可能である。
【００５３】
さらに、本発明のこの側面は、あらゆるダウンミキシングが行われる前に５．１チャンネルの各々に対して個別のユーザ調節可能なチャンネル利得を配置することによって、あらゆるデコーダに組み込まれることが可能である。現行の方法は、必要に応じてダウンミキシングを行い、その後で利得を施すことである。この現行の方法は、どんなダウンミキシング状況においても中央チャンネルがその他のオーディオを含むその他のチャンネルの中にミキシングされるので、対話の了解度を改善することは不可能である。
【００５４】
さらに、上述の自動ＶＲＡ−ＨＯＬＤ機構がこの実施形態に非常に適しているだろうということに留意されたい。各増幅器の利得を調節することによってＶＲＡが選択されると、ＶＲＡ−ＨＯＬＤ機能がダウンミキシングの前にその比率を維持しなければならない。あらゆるダウンミキシングされた再生装置を聴取している間にその比率が選択されるので、ダウンミキシング回路内でのスケーリング（ｓｃａｌｉｎｇ）が、消費者によって行われた追加の中央レベル調節によって補償されるだろう。したがって、ダウンミキシング処理自体の結果として、追加の補償は不要である。
【００５５】
さらに、ユーザによる増幅調節とダウンミキシングとの前の中央チャンネルの帯域フィルタリングが、音声よりも周波数が低い音と音声よりも周波数が高い音（例えば２００Ｈｚから４０００Ｈｚ）の音とを取り除き、幾つかの部分における了解度を改善するだろう。さらに、左右のチャンネルが音声の帯域幅の外側にある音楽およびサウンドエフェクトを再生するように意図されているので、中央チャンネルにおける了解度を改善するために除去される内容は、その左右のチャンネル上にも存在する可能性が非常に高い。このことが、音声の了解度を改善すると同時にその他のオーディオ音響の忠実度の損失がないことを確実なものにする。
【００５６】
本発明のこの側面は、（１）あらゆる数のスピーカを有する消費者が、５．１再生スピーカを持つ人々にとって現在利用可能なＶＲＡ比率調節を利用することを可能にし、（２）この同じ消費者が、その他のチャンネル上のその他のオーディオに対比して中央チャンネル上において所望のレベルを設定することと、その比率がＶＲＡ−ＨＯＬＤ機能によって過渡現象に関しても同一の状態のままにすることとを可能にし、（３）ビットストリームを変更することなしに、または、所要の伝送帯域幅を増大させることなしに、あらゆる５．１チャンネルデコーダのあらゆる出力に適用されることが可能であり、すなわち、ハードウェアには依存しない。
【００５７】
ＶＲＡ再生のための３チャンネル録音
本明細書で開示する着想の具体例を提供するためには、メディアの特定の適用において特定のメディアを選択することが必要である。しかし、この特定の具体例は、他の形態のメディア、または、わずかに変更された録音方法を本発明の範囲から排除しない。さらに、本発明の焦点が、２チャンネルオーディオに変換された３チャンネルオーディオに関して記述されるが、ＶＲＡ調節を目的とする特定のダウンミキシングが意図されている形でマルチチャンネル録音を想定することは、本発明の範囲の外にあるものではない。
【００５８】
ＶＲＡ調節機構の目的は、了解度を改善するように音声すなわちダイアログのレベルとその他のオーディオのレベルを別々に調節する能力をエンドユーザに提供することである。本発明の上述の側面は、多くのマルチチャンネル制作がダイアログの大部分を中央チャンネル上に配置するという事実を利用する。さらに、多くのユーザは、こうしたマルチチャンネルプログラムにおいて中央チャンネルのレベルを増大させるために必要とされる調節にアクセスすることができない。従って、上述のように、制限されたＶＲＡ調節能力をエンドユーザに提供するためには、明らかに困難な問題は何も制作者に課せられることはない。後述するように、上述の構成要素を使用するより効果的なＶＲＡ調節機構を確実にする制作方法が開示される。さらに、上述のハードウェアと同じハードウェアを使用する機構、さらに、多くの古いオーディオ録音がこの新たな制作方法を使用してリマスタ（ｒｅｍａｓｔｅｒ）されることが可能であり、したがって、現行の５．１チャンネル再生のための上述のハードウェアを使用してＶＲＡを調整するための手段をユーザに可能にする。
【００５９】
この制作方法の詳細を説明するために使用される第１の具体例が典型的なポピュラー音楽である。マスタ録音は、典型的には、ドラムスとギターとベースと音声とを含むことがある様々なオーディオトラックを含む。これらのトラックは、当然のことながら、そのプレイバックが完結した歌曲を構成するように単一の録音メディア上で同期される。現行のＣＤ（またはＤＶＤオーディオ）ディスクが制作される時には、これらのトラックが制作者の判断でステレオプログラムにミキシングされ、音声がその他の音楽とミキシングされる。現代のステレオ制作上の慣例では、エンドユーザが音声−その他のオーディオ比に対して何らかの調節を行うことは不可能である。しかし、制作者が左右チャンネル上に空間的に望ましい形で（非音声の）音楽ミックスを配置することになっている場合には、別々の「プログラム」がエンドユーザによって再生時に互いに別個に調節されることが可能である。（この制作は、マルチチャンネルプログラミングを含むＤＶＤオーディオ規格を使用して行われることが可能である。）さて、（左右の音楽と中央の音声とを伴う形で）ＤＶＤがこのように制作された場合には、このＤＶＤは、ダウンミキシング前の中央チャンネル上の調節を伴って、５．１チャンネルから２チャンネルへ上述のダウンミキシング装置によって再生されることが可能である。この特定の実施形態が図９に示されている。
【００６０】
図１０は、ダウンミキシング前における中央チャンネルの調節を伴う、左右チャンネル上に音楽を配置し中央チャンネル上に音声を配置するプロセスを示す。このプロセスは、音声とその他のオーディオとから成るマスタオーディオプログラム９０の制作から始まる。ブロック９１に示されているように、マスタオーディオプログラム９０からの信号がミキシングされて左右のチャンネル上で同等に調整される。３チャンネルオーディオメディア９２が、左右のオーディオプログラムがオーディオメディアの左右の位置にあると同時に、その音声がオーディオメディアの中央チャンネル上に位置するように作成される。このメディアは、そのプログラムの残り部分の合計オーディオレベルを基準にして標準再生レベルの音声レベルを有する形で作成される。このことが、再生時に、エンドユーザが、音声レベルとその他のオーディオのレベルとを同じ値に設定することによって標準的なミックスを体験することが可能であることを確実なものにするであろう。
【００６１】
オーディオ再生装置９３は、以前の発明で説明されたレベル調節／ダウンミックスハードウェア９４に５．１チャンネル分のオーディオすべてを送る。ダウンミックスは、５．１チャンネルオーディオプログラムからステレオプログラムを送るように設定されることが可能である。ほとんどの音楽の制作はサラウンド効果または低周波数効果を必要としないので、ダウンミックスは、ＶＲＡ再生のために、単純に調節済みの音声レベルを左右チャンネルの音楽プログラムに組み合わせる。このマルチチャンネルオーディオ制作方法は、ほとんどではなくても多くのエンドユーザが、プログラミングのタイプにより適しているより少ない数のチャンネルにダウンミキシングしているだろうという事実に基づく。典型的には純粋なオーディオ性能にとってステレオイメージングで十分であるので、音楽がこれの卓越した例である。この方法は、ダウンミキシングに適しているダイアログトラックを配置するために、より大容量のＤＶＤメディアにおいて使用可能である追加の空間を単に利用する。この実施形態は、中央チャンネルレベル調節のために上述のシステム構成要素に対して変更を加えることを全く必要とせずに、ＶＲＡ能力のためにシステム構成要素を使用する。
【００６２】
図１１は、図１０で説明されている本発明による実施形態の別の具体例を示す。空間的に配置されている音声を制作者が制作する（および、エンドユーザが体験する）ことが望ましいだろう。エンドユーザに到達するまで音声とその他のオーディオとが互いに分離している状態を保つために、および、空間的な配置能力を有するために、（完全な空間的再生のためには）４つのチャンネルがエンドユーザに伝送されなければならない。これらのオーディオチャンネルは左オーディオ、右オーディオ、左音声、右音声を含む。図１０に示されているように、マスタは完結した音楽的および空間的な配置のすべてを有する。５．１オーディオＤＶＤのようなマルチチャンネル録音メディアが制作され、その結果として左オーディオ（音声なし）が（Ｌのような）単一チャンネルに位置し、右オーディオがＲに位置し、左音声が左サラウンドチャンネルに位置し、右音声が右サラウンドチャンネルに位置する。純粋な音声のためにサラウンドチャンネルを使用することは純粋に任意であり、あらゆるディスクリートチャンネルが一般性の損失なしに上記信号のどれにでも使用されることが可能である。制作中には、標準化手続によって、オーディオコンポーネントの各々の配置がメディアのタイプに合わせて決定されるだろう。ここでは、左右の音声が左右のサラウンドに位置し、一方、左右のオーディオが右チャンネルの左前に位置すると仮定する。
【００６３】
図１１は、必要とされる特殊なダウンミックスと、それが図１０とはどのように異なっているかを示す。左右のオーディオ信号の両方に供給されるオーディオ利得があり、左右の音声信号の両方に供給される音声利得がある。このことが、必要とされるＶＲＡ調節能力を可能にする。その次に、図に示されているように、左プログラムが、左音声と左オーディオを組み合わせることによって生じさせられ、一方、右プログラムが、右オーディオと右音声を組み合わせることによって生じさせられる。この結果として、純粋なステレオプログラムが送り出されると同時に、依然としてエンドユーザがＶＲＡ比を調節することが可能である。
【００６４】
本発明の実施形態は、ダウンミックス方法が中央チャンネル調節システム構成要素に適合可能であることを確実にするように音声が配置されなければならない、マルチチャンネルを使用することによる録音方法を開示する。ステレオ再生へのダウンミキシングのために音声が中央チャンネルに配置されることが示唆された。これは、ダイアログのためにまたはその他のオーディオのために他のチャンネルを使用することを除外しない。同様の調節およびダウンミックス方法が、それらが当初録音されたチャンネルとは無関係に、所望の空間配置を有する全プログラムを再生するために必要とされる。しかし、システム構成要素が予め決められたフォーマットを除いて設計されていない場合には、ダウンミックスは制作に不適合であり、最終的な結果は予測不可能であろう。専用のダイアログチャンネルとして中央チャンネルを使用して制作が行われることを確実にすることによって、および、エンドユーザは同様のシステム構成要素を使用してあらゆるダウンミックスシナリオのためにＶＲＡを調節することが可能である。
【００６５】
（幾つかのチャンネル上での再生を必要とする）マルチチャンネル音声セグメントのためのＶＲＡ調節は、音声がその他のオーディオとは別個にＤＶＤ上で再生される限り、依然としてあらゆるマルチチャンネルオーディオフォーマットに関して行われることが可能である。このことは、音声とその他のオーディオの両方のマルチチャンネル制作を必要とし、使用されるオーディオフォーマットのチャンネルの数によって制限されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、記録または放送されたプログラムの一般的なバックグラウンドオーディオから関連の音声情報を分離する本発明による一般的な方法を示す図である。
【図２】  図２は、符号化されたプログラム信号を受け取って再生するための本発明による実施形態を示す図である。
【図３】  図３は、一般的なホームシアターシステムの所期の空間配置設定を示す図である。
【図４】  図４は、本発明による自動音声−その他のオーディオ（ＶＲＡ）レベル調節機能または検定されたオーディオ機能を選択するための選択権をエンドユーザが有するシステムを示す図である。
【図５】  図５は、どのようにダウンミックスが本発明によって具体化されるかを示す１つの概念図の具体例を示す図である。
【図６】  図６は、どのようにダウンミックスが本発明によって具体化されるかを示す１つの概念図の別の具体例を示す図である。
【図７】  図７は、標準化されたダウンミックス係数を有する従来技術のドルビイ  デジタルエンコーダおよびデコーダを示す図である。
【図８】  図８は、本発明による復号化された５．１チャンネルの各チャンネルにおけるエンドユーザ調節可能レベルを示す図である。
【図９】  図９は、本発明の実施形態による、図８に示すインタフェースボックスを示す図である。
【図１０】  図１０は、ダウンミキシング前の中央チャンネルの調節を伴う、左右チャンネル上に音楽を位置させかつ中央チャンネル上に音声を位置させるためのプロセスを示す図である。
【図１１】  図１１は、本発明の原理による図１０に示されているシステムの別の実施形態を示す図である。
【図１】
0004818554.tif 000002
【図２】
0004818554.tif 000003
【図３】
0004818554.tif 000004
【図４】
0004818554.tif 000005
【図５】
0004818554.tif 000006
【図６】
0004818554.tif 000007
【図７】
0004818554.tif 000008
【図８】
0004818554.tif 000009
【図９】
0004818554.tif 000010
【図１０】
0004818554.tif 000011
【図１１】
0004818554.tif 000012