(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有利には、ステレオ信号としての入力信号ＬとＲを復号化する、多チャンネル音声システムでの多チャンネル音声処理方法において、
これらの信号ＲとＬが、少なくともｎＬ−ｍＲ（ここで、ｎ，ｍ＝１，２，３，４）の形の二つの信号に復号化されること、
当該の信号ＬとＲが、立体信号Ｒとセンター信号Ｃに復号化され、一つの立体信号ＲＬが信号ＬとＲの差から作成されることと、一つの立体信号ＲＲが信号ＲとＬの差から作成されることとの中の一つ以上であること、
一つのサラウンド信号ＳＬが差ＳＬ＝２Ｌ−Ｒから作成され、一つのサラウンド信号ＳＲが差ＳＲ＝２Ｒ−Ｌから作成されること、及び
ＬＰ＝Ｃ＋ＲＬ＋ＳＬ＝（Ｌ＋Ｒ）＋（Ｌ−Ｒ）＋（２Ｌ−Ｒ）＝４Ｌ−Ｒ及び
ＲＰ＝Ｃ＋ＲＲ＋ＳＲ＝（Ｌ＋Ｒ）＋（Ｒ−Ｌ）＋（２Ｒ−Ｌ）＝４Ｒ−Ｌ
形の信号ＬＰ，ＲＰへの符号化が行なわれることを特徴とする方法。
【請求項２】
当該の信号ＲＬ，ＲＲ，Ｃ，ＳＬ及びＳＲが、レベルの重み付けＶＣ，ＶＲ，ＶＳを受け、当該の信号ＬとＲが、立体信号Ｒとセンター信号Ｃに復号化され、一つの立体信号ＲＬが信号ＬとＲの差から作成されることと、一つの立体信号ＲＲが信号ＲとＬの差から作成されることとの中の一つ以上であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ＬＰ＝ＶＣＣ＋ＶＲＲＬ＋ＶＳＳＬ＝ＶＣ（Ｌ＋Ｒ）＋ＶＲ（Ｌ−Ｒ）＋ＶＳ（２Ｌ−Ｒ）及び
ＲＰ＝ＶＣＣ＋ＶＲＲＲ＋ＶＳＳＲ＝ＶＣ（Ｌ＋Ｒ）＋ＶＲ（Ｒ−Ｌ）＋ＶＳ（２Ｒ−Ｌ）
形の信号ＬＰ，ＲＰへの符号化が行なわれることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
当該の信号ＳＬとＳＲの周波数に依存する重み付けが行なわれることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
当該の周波数に依存する重み付けが、ハイシェルビングフィルタ（５，６）を用いて行なわれることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
当該の信号ＬＰ，ＲＰがイコライザ（９，１０）を用いてフィルタされ、ＬＰ＝ＶＣＣ＋ＶＲＲＬ＋ＶＳＳＬ＝ＶＣ（Ｌ＋Ｒ）＋ＶＲ（Ｌ−Ｒ）＋ＶＳ（２Ｌ−Ｒ）及び
ＲＰ＝ＶＣＣ＋ＶＲＲＲ＋ＶＳＳＲ＝ＶＣ（Ｌ＋Ｒ）＋ＶＲ（Ｒ−Ｌ）＋ＶＳ（２Ｒ−Ｌ）
形の信号ＬＰ，ＲＰへの符号化が行なわれることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
当該の信号ＬＰ，ＲＰに、高調波倍音が追加されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
当該の高調波倍音の追加が、マキシマイザ又は非線形特性曲線ＮＬを用いて行なわれることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか一つに記載の方法を実施するオーディオシステムにおいて、
信号プロセッサを備えていることを特徴とするオーディオシステム。
【請求項１０】
信号プロセッサ上に転送されるソフトウェアにおいて、
本ソフトウェアが、信号プロセッサにより実行されるアルゴリズムを有し、このアルゴリズムが、請求項１から８までのいずれか一つに記載の方法を含むことを特徴とするソフトウェア。
【請求項１１】
請求項１から８までのいずれか一つに記載の方法を実施する信号プロセッサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有利には、ステレオ信号としての入力信号ＬとＲを復号化する、多チャンネル音声システムでの多チャンネル音声処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
冒頭で述べた形式の方法は、当業者に周知であり、一般的に使用されている。
【０００３】
特許文献１に開示されている周知の方法では、フロント信号Ｌ’とＲ’、センター信号Ｃ及びサラウンド信号Ｓが生成されており、二つの入力信号ＬとＲから、合算及び差分演算によって、センター信号Ｃ＝ａ１＊Ｌ＋ａ２＊Ｒ、サラウンド信号Ｓ＝ａ３＊Ｌ−ａ４＊Ｒ、及びフロント信号Ｌ’＝ａ５＊Ｌ−ａ６＊ＣとＲ’＝ａ７＊Ｒ−ａ８＊Ｃが作成されている。これらの重み付け合算の係数ａ１．．．ａ８は、レベル測定から導き出されている。この差分演算を制御するために、左と右のチャンネルのレベル差ＤＬＲ及び合算と差分信号のレベル差ＤＣＳから二つの制御信号が計算されている。これら二つの制御信号は、その動特性において応答時間が時間的に変化する形で変更されている。そして、これら二つの時間的に変化する新しい制御信号から、時間的に変化する出力行列がフロント信号Ｌ’とＲ’、センター信号Ｃ及びサラウンド信号Ｓを計算できるようにするための四つの個別の重み係数ＥＣ、ＥＳ、ＥＬ及びＥＲが導き出されている。
【０００４】
特許文献２は、冒頭で述べた形式の別の方法を開示しており、時間的に変化する制御信号により復号化を拡張することを内容としている。その場合、二つの入力信号ＬとＲ及び一つの重み付けした合算信号（Ｌ＋Ｒ）と一つの重み付けした差分信号（Ｌ−Ｒ）の減算から、二つのフロント信号ＬｏｕｔとＲｏｕｔを取得している。そのセンター信号Ｃは、重み付けした入力信号ＬとＲの合算（Ｌ＋Ｒ）と減算から得られている。そのサラウンド信号Ｓは、重み付けした入力信号ＬとＲの合算と減算（Ｌ−Ｒ）から得られている。これらの重み係数ｇｌ、ｇｒ、ｇｃ及びｇｓは、反復構造による信号ＬとＲ又はＬ＋ＲとＬ−Ｒのレベル適合から取得されている。
【０００５】
特許文献３でも、Ｌ／Ｒ及び（Ｌ＋Ｒ）／（Ｌ−Ｒ）に関するレベル差計算が、多チャンネル音声処理における重み付けした行列復号化に関する制御信号を導き出す役割を果たしている。
【０００６】
特許文献４に記載された多チャンネル音声方法では、ステレオ信号から、即ち、入力信号ＬとＲから、フロント信号ＬＯとＲＯ、センター信号ＣＯ及びサラウンド信号ＬＲＯとＲＲＯが導き出されている。各信号に関して、信号Ｌ、Ｒ、Ｌ＋Ｒ及びＬ−Ｒから、それぞれ別の信号が重み付けされて減算されている。その周知の多チャンネル音声処理方法の範囲内では、レベル比率計算の外に、周波数に応じた重み係数も導き出されている。その場合、センター信号Ｃはレベルだけ変更されているのに対して、二つのサラウンド信号ＬＲＯとＲＲＯは、二つの周波数帯域において、位相反転された形で導き出されている。
【０００７】
前述した多チャンネル音声システムでの多チャンネル音声処理方法は、主に映画音声信号を処理するために開発されたものである。その場合、大抵音声信号と効果信号の形の信号のダイナミックに出現する方向を複数のスピーカにより立体的に正しい方向で再生することが重要であった。それらの多チャンネル信号のダイナミック制御は、そのような信号形式での方向感覚を支援している。しかし、それに反して、音楽のステレオ録音での方向情報は、高い比率でダイナミックではなく、むしろ静的であり、特殊な立体的効果おいて、むしろ僅かしか変化しない。特許文献２に開示された方法の範囲内における音響研究は、支配的な方向が一つのステレオミックス内で稀にしか発生しないので、方向情報を最低限に制御することを提示している。その時間的に変化する多チャンネル制御は、その後再びステレオ符号化が実施された場合に、信号の立体的なシフトを引き起こしている。
【０００８】
それに対して、ステレオ信号の立体的な分解能を改善するためには、方向信号成分の抽出と、静的な、或いは周波数に依存した重み付けによる、その重み付けとが非常に重要である。そのことから、特許文献５は、そこでは、異なるレベル調整器により立体成分を評価するために、立体成分へのステレオ信号の分割が行なわれているので、冒頭で述べた形式の方法の大きな進歩を示している。その後、評価された立体信号は、再び一つのステレオ信号に組み立てられている。それらの立体信号成分の重み付けにより、ステレオ信号は立体的な再生を改善されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第５，０４６，０９８号明細書
【特許文献２】米国特許公開第２００４／０１２５９６０号明細書
【特許文献３】米国特許第６，６９７，４９１号明細書
【特許文献４】米国特許第５，７７１，２９５号明細書
【特許文献５】国際特許公開第２０１０／０１５２７５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
以上のことから、本発明の課題は、方向信号成分の抽出に基づき入力信号ＬとＲの立体的な再生の一層の改善が達成されるように、冒頭で述べた形式の方法を更に発展させることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本課題は、請求項１の特徴により解決される。本発明の有利な実施形態は従属請求項から明らかになる。
【００１２】
本発明では、ＲとＬが、少なくともｎＬ−ｍＲ（この場合、ｎ，ｍ＝１，２，３，４）の形の二つの信号に復号化される。それによって、有利には、入力信号ＬとＲの立体的な再生と透明度の改善が達成される。そのために、復号化時に、有利には、信号Ｌ−Ｒ（即ち、この場合、ｎ，ｍ＝１）と２Ｌ−Ｒ（即ち、この場合、ｎ＝２及びｍ＝１）が作成される。
【００１３】
有利には、これらの信号ＬとＲは、立体信号Ｒとセンター信号に復号化される。この場合、立体信号は、信号ＬとＲの差（ＲＬ）及び／又は信号ＲとＬの差（ＲＲ）から作成される。
【００１４】
これらの信号ＬとＲをフロント信号ＬｆｒｏｎｔとＲｆｒｏｎｔ、センター信号Ｃ及びサラウンド信号ＳＬとＳＲに分割することを規定する従来の方法と異なり、本発明による方法に基づき、ステレオ信号の立体及びステレオ拡張がステレオ分解の拡張によって達成される。そのために、更に、これらの立体信号ＲＬ＝Ｌ−ＲとＲＲ＝Ｒ−Ｌが、入力チャンネルＲとＬから計算される。
【００１５】
これらの特性は、以下のシステムにおいて立証されている。
【００１６】
ベリンガー社のＭＳ４０モニタスピーカ、
東芝社のノートブック、
ＩＭＡＣ２７コンピュータ、
ドルビーモバイルを備えたＬＧ  ＧＭ２０５携帯電話、
フィリップス社のＢＢＥサラウンドを備えた４２ＰＦＬ９７０３Ｄフラットスクリーンテレビ、及び
ドッキングステーションＪＢＬ  Ｏｎ  Ｓｔａｇｅ  ４００ｐ
ドルビーモバイルと比べて、バーチャルドルビーサラウンド及びそれ以外のステレオスペシャライザは、本発明による方法がステレオ音響パターンの基本的にニュートラルな改善を生じさせることを示している。
【００１７】
更に、音響心理学的研究の範囲内では、差Ｌ−Ｒからサラウンド信号を導き出すことが、改善されたステレオ及び立体拡張に関する更なる重要なステップとして立証された。この場合、又もや高度な試聴テストにより、サラウンド信号ＳＬ＝２Ｌ−ＲとＳＲ＝２Ｒ−Ｌの比率が有利であると判明した。従って、本発明の有利な実施形態は、この差ＳＬ＝２Ｌ−Ｒ、ＳＲ＝２Ｒ−Ｌによりサラウンド信号ＳＬとサラウンド信号ＳＲを作成すると規定する。
【００１８】
この場合、これらのサラウンド信号の周波数に依存した重み付けが有利である。従って、本発明の目的に適うこととして、信号ＳＬとＳＲの周波数に依存した重み付けが行なわれる。この周波数に依存した重み付けは、有利には、ハイシェルビングフィルタを用いて行なわれる。
【００１９】
本発明の目的に適うこととして、信号ＬとＲが信号ＬＰとＲＰに加算される。
【００２０】
本方法を実施するオーディオシステムは請求項１３の対象であり、このオーディオシステムは、有利には、オーディオプロセッサの形の信号プロセッサを備えている。
【００２１】
本発明の範囲内では、信号プロセッサに存在する、即ち、信号プロセッサに転送されるソフトウェアも規定される。この場合、ソフトウェアは、信号プロセッサにより実行されるアルゴリズムを有し、このアルゴリズムは、本方法を含む。
【００２２】
更に、本発明は、本方法を実施する信号プロセッサを含む。
【００２３】
以下において、図面に基づき本発明を詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明による方法の模式図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１は、四つの工程Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを有する本発明による方法を図示している。詳しくは、これらの工程は、
復号化（工程Ａ）
復号化した信号の処理（工程Ｂ）
符号化（工程Ｃ）及び
符号化した信号の処理（工程Ｄ）
である。
【００２６】
本発明は、復号化の範囲内において、ステレオ信号として出現する入力信号ＬとＲを三つの信号成分に分割することにより開始し、これらの信号ＬとＲは保持したままとすることができる。これらの信号成分は、センター信号Ｃ、立体信号Ｒ及びサラウンド信号ＳＬとＳＲである。この場合、センター信号Ｃは１チャンネルである、即ち、チャンネルＣだけから成り、それに対して、立体信号Ｒとサラウンド信号Ｓは２チャンネルである、即ち、信号ＲＬとＲＲ又はＳＬとＳＲから成る。この場合、サラウンド信号及び立体信号ＳＬ、ＳＲ及びＲＬ，ＲＲは、ステレオ信号ＬとＲの方向と立体情報を含む。
【００２７】
工程Ａでは、これらの信号、即ち、
モノラル信号とも呼ばれる、１チャンネルセンター信号Ｃ＝Ｌ＋Ｒ、
２チャンネル立体信号Ｒのステレオ成分ＲＬ＝Ｌ−ＲとＲＲ＝Ｒ−Ｌ及び
二つの２チャンネルサラウンド信号ＳＬ＝２Ｌ−ＲとＳＲ＝２Ｒ−Ｌ
は、ステレオ信号ＲとＬから五つの並列の段階により復号化される。
【００２８】
工程Ａには、これらのチャンネルＣ，ＲＬ，ＲＲ，ＳＬ及びＳＲの処理を行なう工程Ｂが続く。センター信号Ｃ及び立体信号ＲＬ＝Ｌ−ＲとＲＲ＝Ｒ−Ｌの音量を調整するために、これらの信号は、第一のレベル調整器１，２によって、係数１．５とするレベル重み付けを付与される。この第一のレベル重み付け後、別のレベル調整器３，４によって、復号化された信号の音響特性をＬ，Ｒに対して重み付けする別の可変のレベル重み付けが行なわれる。
【００２９】
それに対して、二つのサラウンド信号ＳＬ＝２Ｌ−ＲとＳＲ＝２Ｒ−Ｌは、ハイシェルビングフィルタに供給され、それによって、サラウンド信号ＳＬとＳＲの周波数応答を調整される。即ち、これらの信号ＳＬとＳＲの周波数に依存した重み付けが行なわれ、これらのフィルタ５，６は、周波数領域において、有利には、２ｋＨｚの最低限の位相シフトを付与し、その結果、工程Ｃで行なわれる符号化での消失効果が最小化されるが、それと同時に、本来の増幅効果が強調される、詳しくは、ハイシェルビング周波数応答により、例えば、有利には、２ＫＨｚにおいて、３ｄＢだけ強調される。その後、これらのサラウンド信号ＳＬ，ＳＲは、復号化された信号の音響特性をＳＬ，ＳＲに対して重み付けするレベル調整器７，８に供給される。
【００３０】
そのため、符号化、即ち、工程Ｃでは、既に工程Ａで規定された合算後に、信号Ｃ，ＲＬ，ＲＲ，ＳＬ，ＳＲが、
ＬＰ＝Ｃ＋ＲＬ＋ＳＬ＝（Ｌ＋Ｒ）＋（Ｌ−Ｒ）＋（２Ｌ−Ｒ）＝４Ｌ−Ｒ
ＲＰ＝Ｃ＋ＲＲ＋ＳＲ＝（Ｌ＋Ｒ）＋（Ｒ−Ｌ）＋（２Ｒ−Ｌ）＝４Ｒ−Ｌ
の形で得られ、これらの符号化されたステレオ信号ＬＰ，ＲＰは、次の式の通り
ＬＰ＝ＶＣＣ＋ＶＲＲＬ＋ＶＳＳＬ＝ＶＣ（Ｌ＋Ｒ）＋ＶＲ（Ｌ−Ｒ）＋ＶＳ（２Ｌ−Ｒ）
ＲＰ＝ＶＣＣ＋ＶＲＲＲ＋ＶＳＳＲ＝ＶＣ（Ｌ＋Ｒ）＋ＶＲ（Ｒ−Ｌ）＋ＶＳ（２Ｒ−Ｌ）
、或いはサラウンド信号ＳＬ，ＳＲのフィルタ後には、次の式の通り
ＬＰ＝ＶＣＣ＋ＶＲＲＬ＋ＶＳ（ＳＬ）Ｆｉｌｔｅｒｅｄ＝ＶＣ（Ｌ＋Ｒ）＋ＶＲ（Ｌ−Ｒ）＋ＶＳ（２Ｌ−Ｒ）Ｆｉｌｔｅｒｅｄ
ＲＰ＝ＶＣＣ＋ＶＲＲＲ＋ＶＳ（ＳＲ）Ｆｉｌｔｅｒｅｄ＝ＶＣ（Ｌ＋Ｒ）＋ＶＲ（Ｒ−Ｌ）＋ＶＳ（２Ｒ−Ｌ）Ｆｉｌｔｅｒｅｄ
得られる。
【００３１】
最後の工程Ｄでは、これらの符号化され重み付けされた信号ＬＰ，ＲＰは、ステレオイコライザ９，１０による後処理を受ける。音響パターンの更なる強化のために、特別な非線形特性曲線ＮＬが使用される。この非線形特性曲線は、入力振幅ｘを出力振幅ｙにマッピングする。この用いられる非線形特性曲線ｙ＝ｆ（ｘ）は、次の式で表される。
【００３２】
ｙ＝ｔａｎｈ（（１／７．５２２＊ａｔａｎ（７．５２２＊ｘ）．＊（ｓｉｇｎ（ｘ）＋１）．／２．＋ｘ＊（ｓｉｇｎ（−ｘ）＋１）．／２）／０．５）＊０．５
この特性曲線によって、高調波倍音がダイレクト音楽信号に追加される。最後に、これらの信号ＬＰ，ＲＰは、工程Ｄにおいて、レベル調整器１１，１２がダイレクト信号に倍音を混合する度合いを決定する形で更なる後処理を受ける。最終的に、本方法の結果の全体レベルを制御可能なレベル調整器１３，１４による更なる処理が行なわれる。
【００３３】
本発明の実施形態は、前述した実施例に限定されない。むしろそれ以外の形式の実施形態でも図示された解決策を利用する一定数の変化形態が考えられる。例えば、工程Ｄの範囲内において、音響パターンを一層豊かにするために、マキシマイザ、即ち、コンプレッサ／リミッタを使用することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１，２    第一のレベル調整器
３，４    別のレベル調整器
５，６    ハイシェルビングフィルタ
７，８    レベル調整器
９，１０  ステレオイコライザ
１１，１２，１３，１４    別の構成部品
【図１】
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