(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステレオ信号からマルチチャンネルのサラウンド信号を生成するサラウンド生成装置であって、
符号化されたオーディオ信号を復号化する復号化手段と、
前記復号化手段により復号化されたステレオ信号を入力し、ステレオ信号の無相関化処理を行い、低相関成分のサラウンド信号を生成する無相関化手段と、
前記サラウンド信号に前記ステレオ信号の高相関成分信号を加算する加算手段と、
前記復号化手段から得られた前記オーディオ信号の符号化情報に基づき前記加算手段の前記高相関成分信号の加算を制御する制御手段とを有し、
前記加算手段は、前記高相関成分信号の低周波成分を除去した信号を前記サラウンド信号に加算する、サラウンド生成装置。
【請求項２】
前記無相関化手段は、一方のステレオ信号から、他方のステレオ信号と相関の高い高相関成分信号を抽出し、当該抽出された高相関成分信号と前記他方のステレオ信号との差分から低相関成分のサラウンド信号を生成し、前記加算手段は、前記無相関化手段により抽出された前記高相関成分信号を前記サラウンド信号に加算する、請求項１に記載のサラウンド生成装置。
【請求項３】
前記無相関化手段は、ステレオ信号Ｒからステレオ信号Ｌと相関の高い高相関成分信号ＣＬを抽出し、当該高相関成分信号ＣＬとステレオ信号Ｌとの差分から低相関成分のサラウンド信号ＳＬを生成する第1の無相関化手段と、ステレオ信号Ｌからステレオ信号Ｒと相関の高い高相関成分信号ＣＲを抽出し、当該高相関成分信号ＣＲとステレオ信号Ｒとの差分から低相関成分のサラウンド信号ＳＲを生成する第２の無相関化手段とを含み、
前記加算手段は、前記サラウンド信号ＳＬに高相関成分信号ＣＬを加算し、かつ前記サラウンド信号ＳＲに高相関成分信号ＣＲを加算する、請求項１に記載のサラウンド生成装置。
【請求項４】
前記無相関化手段は、ステレオ信号Ｒからステレオ信号Ｌと相関の高い高相関成分信号ＣＬを抽出し、当該高相関成分信号ＣＬとステレオ信号Ｌとの差分から無相関化されたサラウンド信号ＳＬを生成する第1の相関化手段と、ステレオ信号Ｌからステレオ信号Ｒと相関の高い高相関成分信号ＣＲを抽出し、当該高相関成分信号ＣＲとステレオ信号Ｒとの差分から無相関化されたサラウンド信号ＳＲを生成する第２の無相関化手段とを含み、
前記加算手段は、前記高相関成分信号ＣＬと前記高相関成分信号ＣＲとを含む高相関成分信号Ｃをそれぞれのサラウンド信号ＳＬおよびＳＲに加算する、請求項１に記載のサラウンド生成装置。
【請求項５】
前記高相関成分信号Ｃは、前記高相関成分信号ＣＬと前記高相関成分信号ＣＲをそれぞれ均等に含む、請求項４に記載のサラウンド生成装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記符号化情報として前記ステレオ信号の符号化ビットレートが第１のビットレートのとき、前記高相関成分信号が第１の割合で加算され、前記符号化ビットレートが第１のビットレートよりも大きい第２のビットレートのとき、前記高相関成分信号が第１の割合よりも小さい第２の割合で加算されるように、前記加算手段を制御する、請求項１ないし５いずれか１つに記載のサラウンド生成装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記符号化情報として前記ステレオ信号の符号化方式が第１の符号化方式であるとき、前記高相関成分信号が第１の割合で加算され、前記符号化方式が第２の符号化方式であるとき、前記高相関成分信号が第１の割合よりも低い第２の割合で加算されるように、前記加算手段を制御する、請求項１ないし５いずれか１つに記載のサラウンド生成装置。
【請求項８】
前記第１の符号化方式は、ステレオ信号Ｌとステレオ信号Ｒとを独立して符号化したステレオ符号化であり、前記第２の符号化方式は、ステレオ信号Ｌとステレオ信号Ｒの相関の高い部分を共通に符号化したジョイントステレオ符号化である、請求項７に記載のサラウンド生成装置。
【請求項９】
前記加算手段は、一定の周波数以下の低周波成分を除去する高域フィルタを有する、請求項１に記載のサラウンド生成装置。
【請求項１０】
サラウンド生成装置はさらに、前記サラウンド信号を遅延する遅延手段を含み、前記制御手段は、前記符号化情報に基づき前記遅延手段の遅延を制御する、請求項１に記載のサラウンド生成装置。
【請求項１１】
前記制御手段は、前記符号化情報として前記ステレオ信号の符号化ビットレートが第１のビットレートのとき、前記サラウンド信号が第1の遅延量で遅延され、前記符号化ビットレートが第１のビットレートよりも大きい第２のビットレートのとき、前記サラウンド信号が第１の遅延量よりも小さい第２の遅延量で遅延されるように、前記遅延手段を制御する、請求項１０に記載のサラウンド生成装置。
【請求項１２】
ステレオ信号からマルチチャンネルのサラウンド信号を生成するサラウンド生成装置であって、
符号化されたオーディオ信号を復号化する復号化手段と、
前記復号化手段により復号化されたステレオ信号Ｌおよびステレオ信号Ｒを入力し、ステレオ信号Ｒからステレオ信号Ｌと相関の高い高相関成分信号ＣＬを抽出し、当該高相関成分信号ＣＬとステレオ信号Ｌとの差分から低相関成分のサラウンド信号ＳＬを生成し、ステレオ信号Ｌからステレオ信号Ｒと相関の高い高相関成分信号ＣＲを抽出し、当該高相関成分信号ＣＲとステレオ信号Ｒとの差分から低相関成分のサラウンド信号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ＳＬに、前記高相関成分信号ＣＬおよび高相関成分信号ＣＲの少なくとも一方を含む信号を加算し、かつ前記サラウンド信号ＳＲに、前記高相関成分信号ＣＬおよび高相関成分信号ＣＲの少なくとも一方を含む信号を加算する加算手段と、
前記復号化手段から得られた前記オーディオ信号の符号化ビットレートに基づき前記加算手段の前記高相関成分信号の加算割合を制御する制御手段とを有し、
前記加算手段は、前記高相関成分信号ＣＬおよび高相関成分信号ＣＲの少なくとも一方を含む信号の低周波成分を除去した信号を前記サラウンド信号に加算する、サラウンド生成装置。
【請求項１３】
サラウンド生成装置はさらに、前記サラウンド信号ＳＬおよびＳＲをそれぞれ遅延する遅延手段を含み、前記制御手段は、前記符号化ビットレートに基づき前記遅延手段の遅延を制御する、請求項１２に記載のサラウンド生成装置。
【請求項１４】
前記制御手段は、符号化ビットレートが低くなるほど前記高相関成分信号の配合比率が増加し、符号化ビットレートが高くなるほど前記サラウンド信号の低相関成分の配合比率が増加するように、前記加算手段を制御する、請求項１２に記載のサラウンド生成装置。
【請求項１５】
前記制御手段は、符号化ビットレートが低くなるほど前記サラウンド信号ＳＬおよびＳＲの遅延量が増加し、符号化ビットレートが高くなるほど前記サラウンド信号ＳＬおよびＳＲの遅延量が減少するように、前記遅延手段を制御する、請求項１３に記載のサラウンド生成装置。
【請求項１６】
前記制御手段はさらに、前記ステレオ信号の符号化方式に基づき前記加算手段の前記高相関成分信号の配合比率を制御する、請求項１２に記載のサラウンド生成装置。
【請求項１７】
前記制御手段は、ジョイントステレオ符号化のとき前記高相関成分信号の配合比率が減少するように前記加算手段を制御する、請求項１６に記載のサラウンド再生装置。
【請求項１８】
請求項１ないし１７いずれか１つに記載のサラウンド生成装置と、
ステレオ信号Ｌ、ステレオ信号Ｒ、サラウンド信号ＳＬ、サラウンド信号ＳＲおよびセンター信号Ｃを出力する複数のスピーカと、
を含むサラウンドシステム。
【請求項１９】
前記複数のスピーカは、車室内に取り付けられる、請求項１８に記載のサラウンドシステム。
【請求項２０】
ステレオ信号からマルチチャンネルのサラウンド信号を生成するサラウンド生成方法であって、
符号化されたオーディオデータストリームをデコードするステップと、
デコードされたステレオ信号を入力し、一方のステレオ信号から他方のステレオ信号と相関の高い高相関成分信号を抽出し、当該抽出された高相関成分信号と前記他方のステレオ信号との差分から低相関成分のサラウンド信号を生成するステップと、
符号化されたオーディオデータストリームのビットレートに基づき前記サラウンド信号に前記抽出された高相関成分信号を加算するステップと、
加算されたサラウンド信号を前記ビットレートに基づき遅延するステップとを有し、
前記加算するステップは、前記高相関成分信号の低周波成分を除去した信号を前記サラウンド信号に加算する、サラウンド生成方法。
【請求項２１】
ビットレートが小さいほど、前記抽出された高相関成分信号の加算割合を大きくし、かつ遅延量を大きくし、ビットレートが高いほど、前記抽出された高相関成分信号の加算割合を小さくし、かつ遅延量を小さくする、請求項２０に記載のサラウンド生成方法。
【請求項２２】
サラウンド生成方法はさらに、オーディオデータストリームの符号化方式に応じて前記抽出された高相関成分信号の加算割合およびサラウンド信号の遅延量を異ならせる、請求項２０に記載のサラウンド生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２チャンネルステレオ信号からマルチチャンネルのサラウンド信号を生成するサラウンド生成装置に関し、特に車室内に良好なサラウンド空間を提供するサラウンドシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ホームシアターあるいは車内空間等において臨場感またはサラウンド効果のある音場を提供するために、５ｃｈまたは５．１ｃｈのサラウンドシステムが普及している。比較的低コストのシステムでは、２チャンネルステレオ信号をマルチチャンネルのサラウンド信号に拡張する手法を利用している。
【０００３】
例えば、特許文献１は、２チャンネルのステレオ信号からサラウンド信号を生成する技術を開示している。図１８は、特許文献１のＦＩＲフィルタによる適応無相関化器の構成を示している。一方のチャンネルの入力信号Ｘを多段のディレイ処理器Ｚ−１によって分割し、この出力のそれぞれに対して係数処理器Ｗ０，Ｗ１，・・・，Ｗｋにより所定の係数を重畳させ、これを加算器Σで加算することにより、一方のチャンネルの入力信号Ｘ中から、他方のチャンネルの入力信号Ｙと相関の高い信号成分を抽出する無相関化フィルタを設ける。無相関化フィルタの特性を、その出力信号ＲＥＳと他方のチャンネルからの入力信号Ｙによって得られるエラー信号ｅと、一方のチャンネルの入力信号Ｘと、フィルタ係数の更新速度を制御するステップサイズパラメータとに基づいて、逐次と変化させる係数更新処理器５を備える。演算器４は、無相関化フィルタからの出力ＲＥＳと他方のチャンネルの入力信号Ｙとの差分からサラウンド信号を生成する。
【０００４】
【特許文献１】特許第３６８２０３２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
サラウンドの拡がり感を数値的に示す指標の一つとして、相互相関係数を使用することが知られている。ここでは、２つの信号の相関関係を例に用いて観測する。
【０００６】
具体的には、図１９に示すようなサラウンド音場を想定する。同図は、車内のサラウンド空間におけるスピーカの配置例を示す図である。前部座席の両側の左右に、ステレオ信号Ｌ、Ｒを出力するフロントスピーカＦＬ、ＦＲが配置され、後部座席の両側の左右に、サラウンド信号ＳＬ、ＳＲを出力するリアスピーカＲＬ、ＲＲが配置され、座席中央に、センター信号Ｃを出力するスピーカＣＴが配置される。また、図示しないが座席中央に低音信号ＬＦＥを出力するサブウーファが配置される。本実施例のサラウンドシステムを用いることで、車室内に、改善されたサラウンド音質を提供することができる。
【０００７】
スピーカの配置として対角となるＦＬとＲＲの相互相関係数を観測する。ここで、相互相関係数は、−１から１の間の数値を取り、１の場合は２つの信号は同一（同相）、０の場合は２つの信号は無関係（無相関）、−１の場合は逆関係（逆相）を示す。
【０００８】
図２０は、ある楽曲を約２分間観測した相互相関係数の分布であり、横軸は時間(秒)、縦軸は相互相関係数を示す。同図の分布において、a-1は、入力されるステレオ信号Ｌ／Ｒの相互相関関係で、a-2は、ステレオ信号ＬとＡＤＦ（適応フィルタ）の誤差信号ｅＲ、すなわち無相関化処理されたサラウンド信号ＳＲの関係を示している。a-1は、ステレオＬ／Ｒ原信号の相互相関係数と見ることもでき、比較のリファレンスとして利用することができる。
【０００９】
図２０において、約１０秒経過するまでは、適応フィルタの学習速度の影響もあり、最初は０．４から０への推移が見られる。１０〜３０秒の区間では、a-1を見ればわかるように、ステレオＬ／Ｒの相関はほぼ１の関係で高い特性を示している。しかし、同区間でa-2を見ると、−０．３程度で推移している。もとの信号で相関が高いにもかかわらず、無相関化処理を施すことで、相互相関係数が小さい値になる。
【００１０】
この楽曲では、３０秒おきに相関の推移が見られ、１０〜３０秒の区間は楽器のベースが中心、３０〜６０秒の付近はコーラス中心で拡がりのある音があり、６０〜９０秒の間はヴォーカル中心となり、９０秒以降はヴォーカルとコーラスの掛け合いがあり、相互相関係数の変動が大きい。
【００１１】
３０秒以降は、若干の変動は見られるものの、a-1の相関変化に対して、a-2の相互相関係数は０を軸に推移している。つまり、特許文献１の技術を用いてステレオ信号からサラウンド信号ＳＬ／ＳＲ信号を生成すれば、低相関のサラウンド信号ＳＬ／ＳＲを安定して取り出せることができる。また、サラウンドという観点でも、相互相関係数が０付近で推移するということは、再生音場において、拡がり感が常に最大であるという良好な結果を示している。
【００１２】
ＭＰ３（ＭＰＥＧ−１）やＡＡＣ（ＭＰＥＧ−２／−４）のオーディオ符号化には、ステレオ方式とジョイントステレオ方式が存在する。両者の大きな違いは、ステレオ信号ＬとＲの相関の高い成分を考慮するか、しないかである。すなわち、前者の符号化は、ステレオ信号ＬとＲをそれぞれ独立に圧縮符号化をし、後者の符号化は、相関の高い成分を抽出しこれを共通の信号として圧縮符号化する。ステレオ符号化の場合、Ｌ信号とＲ信号のそれぞれを圧縮符号化するため、拡がり感はあるものの、チャンネル間の独立性が高くなり、互いの相関変化に対する整合が取れなくなる楽曲も存在する。
【００１３】
こうした背景で、符号化（エンコード）されたオーディオ信号を再生装置側で復号（デコード）した後、図１８に示すような無相関化処理を施した場合、抽出された低相関成分のサラウンド信号は、符号化による圧縮の影響が大きく、歪んだ信号あるいはアーティファクト（人工音）が多く含まれた音質が良くない信号になってしまうという課題がある。
【００１４】
図２１は、図１８の無相関化処理によって抽出された低相関成分のサラウンド信号の周波数特性図である。特にアーティファクトが特徴的な箇所の図２０の１０〜３０秒の区間中で、１０秒の地点からの信号をそれぞれの信号についてＦＦＴ(高速フーリエ変換)長１０２４点のデータを３２回平均し（サンプリング周波数４４．１ｋＨｚで時間にすると７４３ｍｓ分）、ＦＦＴ処理した後プロットしたものである。図中、b-1は、リニアＰＣＭの信号を入力としたサラウンド信号の特性を示している。また、b-2は、ＭＰ３形式、ビットレート１２８kbps、ジョイントステレオ方式の信号を入力としたサラウンド信号の特性を示している。最後にb-3は、ＭＰ３形式、ビットレート１２８kbps、ステレオ方式の信号を入力としたサラウンド信号の特性を示している。
【００１５】
特に音楽として情報量の多い帯域２００Ｈｚ〜１ｋＨｚに着目すると、図２１からわかるように、ジョイントステレオ方式b-2は、非圧縮のb-1のリニアＰＣＭの特性とよく似た特徴を維持している。一方、ステレオ方式b-3は、b-1のリニアＰＣＭに比べ、乖離が見られ、これが圧縮化によるアーティファクトと断定することができる。
【００１６】
図２２は、ステレオ信号Ｌ−Ｒ、Ｒ−Ｌをベースとしたサラウンドアルゴリズムの結果とステレオ方式との比較である。横軸は、周波数、縦軸は振幅（ｄＢ）を示す。観測区間は、図２１と同じである。図中、c-1は、ＭＰ３形式、ビットレート１２８kbps、ステレオ方式の信号を入力とした図１８の無相関化処理を施したサラウンド信号の特性を示している。また、c-2は、ＭＰ３形式、ビットレート１２８kbps、ステレオ方式の信号を入力としたステレオ信号Ｌ−Ｒの処理を施したサラウンド信号の特性を示している。都合上、c-1は２００ＨｚのＨＰＦが入っているため、低域を除いて比較すると、両者は似た特徴となっており、Ｌ−Ｒ、Ｒ−Ｌをベースとしたサラウンドアルゴリズムによっても同じく圧縮符号化によって発生したアーティファクトが目立ってしまう。特許文献１に述べられているように、図１８の無相関化方式の方がサラウンドアルゴリズムとしては優れているが、依然として、圧縮化によるアーティファクトは残ってしまう。
【００１７】
さらに、別の視点でアーティファクトの存在を検討する。すなわち、圧縮するビットレートの違いによって、アーティファクトの増減を観測する。図２３は、図１８の無相関化処理によって抽出された低相関成分のサラウンド信号の周波数特性を示す図である。観測区間は、図２１と同じである。図中、d-1は、リニアＰＣＭの信号を入力としたサラウンド信号の特性を示している（図２１のb-1と同じ）。また、d-2は、ＡＡＣ形式、ビットレート２５６kbps、ステレオ方式の信号を入力としたサラウンド信号の特性を示している。最後にd-3は、ＡＡＣ形式、ビットレート１２８kbps、ステレオ方式の信号を入力としたサラウンド信号の特性を示している。
【００１８】
特に音楽として情報量の多い帯域２００Ｈｚ〜１ｋＨｚに着目すると、図２３からわかるように、ステレオ方式であるため、d-1にくらべ乖離が見られる。もう少し細かくみると、２００〜５００Ｈｚの間はビットレートの違いはあまり見られないが、５００〜１ｋＨｚの間はビットレートが高い方がよりd-1に近づいていることがわかる。
【００１９】
本発明の目的は、このような従来の課題に鑑み、復号化された圧縮オーディオ信号をサラウンド再生する場合についての解決策を提示し、圧縮オーディオ信号でも歪んだ信号が少なく、かつ拡がり感のある安定したサラウンド音場を生成可能なサラウンド再生装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明に係るサラウンド生成装置は、ステレオ信号からマルチチャンネルのサラウンド信号を生成するものであって、符号化されたオーディオ信号を復号化する復号化手段と、前記復号化手段により復号化されたステレオ信号を入力し、ステレオ信号の無相関化処理を行い、低相関成分のサラウンド信号を生成する無相関化手段と、前記サラウンド信号に前記ステレオ信号の高相関成分信号を加算する加算手段と、前記復号化手段から得られた前記オーディオ信号の符号化情報に基づき前記加算手段の前記高相関成分信号の加算を制御する制御手段とを有する。
【００２１】
好ましくは前記無相関化手段は、ステレオ信号Ｒからステレオ信号Ｌと相関の高い高相関成分信号ＣＬを抽出し、当該高相関成分信号ＣＬとステレオ信号Ｌとの差分から低相関成分のサラウンド信号ＳＬを生成する第1の無相関化手段と、ステレオ信号Ｌからステレオ信号Ｒと相関の高い高相関成分信号ＣＲを抽出し、当該高相関成分信号ＣＲとステレオ信号Ｒとの差分から低相関成分のサラウンド信号ＳＲを生成する第２の無相関化手段とを含み、前記加算手段は、前記サラウンド信号ＳＬに高相関成分信号ＣＬを加算し、かつ前記サラウンド信号ＳＲに高相関成分信号ＣＲを加算する。また、前記加算手段は、前記高相関成分信号ＣＬと前記高相関成分信号ＣＲとを含む高相関成分信号Ｃをそれぞれのサラウンド信号ＳＬおよびＳＲに加算するようにしてもよい。
【００２２】
好ましくは制御手段は、前記符号化情報として前記ステレオ信号の符号化ビットレートが第1のビットレートのとき、前記高相関成分信号が第1の割合で加算され、前記符号化ビットレートが第1のビットレートよりも大きい第２のビットレートのとき、前記高相関成分信号が第１の割合よりも小さい第２の割合で加算されるように、前記加算手段を制御する。好ましくは、前記制御手段は、前記符号化情報として前記ステレオ信号の符号化方式が第１の符号化方式であるとき、前記高相関成分信号が第１の割合で加算され、前記符号化方式が第２の符号化方式であるとき、前記高相関成分信号が第１の割合よりも低い第２の割合で加算されるように、前記加算手段を制御する。
【００２３】
好ましくは前記加算手段は、前記高相関成分信号の低周波成分を除去した信号を前記サラウンド信号に加算する。例えば、加算手段は、所定の周波数以下（例えば、２００Ｈｚ以下）の低周波成分を除去する高域フィルタを有する。好ましくはサラウンド生成装置はさらに、前記サラウンド信号を遅延する遅延手段を含み、前記制御手段は、前記符号化情報に基づき前記遅延手段の遅延を制御する。好ましくは前記制御手段は、前記符号化情報として前記ステレオ信号の符号化ビットレートが第１のビットレートのとき、前記サラウンド信号が第1の遅延量で遅延され、前記符号化ビットレートが第１のビットレートよりも大きい第２のビットレートのとき、前記サラウンド信号が第１の遅延量よりも小さい第２の遅延量で遅延されるように、前記遅延手段を制御する。
【００２４】
本発明のサラウンド生成方法は、ステレオ信号からマルチチャンネルのサラウンド信号を生成するものであって、符号化されたオーディオデータストリームをデコードするステップと、デコードされたステレオ信号を入力し、一方のステレオ信号から他方のステレオ信号と相関の高い高相関成分信号を抽出し、当該抽出された高相関成分信号と前記他方のステレオ信号との差分から低相関成分のサラウンド信号を生成するステップと、符号化されたオーディオデータストリームのビットレートに基づき前記サラウンド信号に前記抽出された高相関成分信号を加算するステップと、加算されたサラウンド信号を前記ビットレートに基づき遅延するステップとを有する。
【００２５】
本発明の好ましい態様では、復号した圧縮オーディオ信号に無相関化フィルタを通過させ、一度、高相関成分と低相関成分に分離し、低相関成分へ低割合の高相関成分を配合する。圧縮オーディオの重要なパラメータである、ビットレートに着目し、ビットレートにあわせ、高相関成分の配合比率を変化させる。ビットレートが低い場合には、使用するサブバンドを選択する場合がある。従って、音質劣化の幅が大きくなってしまう。手法としては、低ビットレートになるほど、高相関成分の配合比率を上げ、高ビットレートになるほど、低相関成分の配合比率を上げる。低ビットレートの場合には高相関成分の配合比率が上がるため、拡がり感がやや減ってしまう。そこで、遅延を付加し、相互相関係数値を小さくすれば良い。ビットレートが小さくなれば、遅延を多くしてゆけば良い。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、符号化されたステレオ信号からサラウンド信号を生成するに際し、ステレオ信号の符号化情報に基づき、低相関成分のサラウンド信号にステレオ信号の高相関成分信号を加算するようにすることで、符号化による圧縮の影響が少ない、音質の改善されたサラウンド信号を得ることができる。さらに、高相関成分信号を加算したことで減少する拡がり感を、サラウンド信号を遅延させることで補うことで、安定した拡がり感を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
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、サラウンド再生装置の好ましい例として車載用サラウンドシステムの例を用いる。
【実施例】
【００２８】
図１は、本実施例の車載用サラウンドシステムの概要図である。サラウンドシステム１０は、圧縮符号化されたオーディオデータストリームＤＩを入力し、これをデコード（復号化）するデコーダ２０と、デコーダ２０によってデコードされたステレオ信号Ｌ、Ｒを入力し、ステレオ信号Ｌ、Ｒの無相関化処理を行い、無相関化された低相関成分のサラウンド信号ＳＬ、ＳＲ等を生成する無相関化処理部３０と、無相関化処理部３０から出力されたサラウンド信号ＳＬ、ＳＲに高相関成分信号を加算する加算処理部４０と、加算処理部４０から出力された信号に対してイコライザ、タイムコレクション、クロスオーバなどの処理を行う後段処理部５０と、デコーダ２０から得られたオーディオデータストリームＤＩの符号化情報Ｈに基づき各部を制御するコントローラ６０とを含んでいる。
【００２９】
オーディオデータストリームＤＩは、例えば、地上波テレビ受信機あるいはラジオ受信機で受信された符号化された圧縮オーディオ信号、ＣＤ、ＤＶＤ、ブルーレイディスク、ハードディスクに記録された符号化された圧縮オーディオ信号である。デコーダ２０は、テレビ受信機、ラジオ受信機、オーディオ再生装置などに包含されていてもよく、その場合には、オーディオデータストリームＤＩは、そのような装置でデコードされる。
【００３０】
デコーダ２０は、オーディオデータストリームＤＩをデコードすることで、ステレオ信号を抽出するとともに、オーディオデータストリームＤＩの符号化情報Ｈを抽出する。符号化情報Ｈは、オーディオデータストリームＤＩの符号化方式やビットレートなどの情報を含む。符号化方式により、例えば、オーディオデータがステレオ方式かジョイントステレオ方式かを識別され、オーディオデータがＭＰ３あるいはＡＡＣかが識別される。デコード２０によりデコードされたステレオ信号Ｌ、Ｒは、無相関化処理部３０へ提供され、さらに符号化情報Ｈはコントローラ６０へ提供される。
【００３１】
コントローラ６０は、符号化情報Ｈに基づき、無相関化処理部３０、加算処理部４０および後段処理部５０を制御するための制御信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を各部へ出力する。本実施例の好ましい態様では、コントローラ６０は、オーディオデータストリームＤＩのビットレートに応じて加算処理部４０による高相関成分信号の加算等を制御する。さらにコントローラ６０は、オーディオデータストリームＤＩがステレオ方式であるか、ジョイントステレオ方式であるかに基づき加算処理部４０の加算等を制御する。
【００３２】
無相関化処理部３０は、ステレオ信号Ｌ、Ｒを入力し、ステレオ信号Ｌ、Ｒの相関分離を行い、相関成分の高い高相関成分信号Ｃ、ＣＬ、ＣＲと相関成分の低い低相関成分のサラウンド信号ＳＬ、ＳＲを生成し、これを加算処理部４０へ出力する。無相関化処理部３０はさらに、ステレオ信号Ｌ、Ｒを遅延し、これを加算処理部４０へ出力する。
【００３３】
加算処理部４０は、後に詳細に述べるように、コントローラ６０からの制御信号Ｓ２に基づきビットレートの大きさに応じた配合比率で、高相関成分信号Ｃ、ＣＬ、ＣＲをサラウンド信号ＳＬ、ＳＲに加算する。後段処理部５０は、加算処理部４０から出力された信号を処理し、ステレオ信号Ｌ、Ｒ、サラウンド信号ＳＬ、ＳＲ、センター信号Ｃ、低音信号ＬＦＥをアンプおよびスピーカへ出力する。
【００３４】
本実施例では、無相関化処理部３０、加算処理部４０および後段処理部５０を、オーディオ処理用ＤＳＰ（Digital Signal Processor）７０によって実行する。但し、これは一例であり、ＤＳＰがデコーダ２０やコントローラ６０の処理を実行することを妨げるものではないし、無相関化処理部３０や加算処理部４０が個々のデバイスにより処理されることを妨げるものではない。
【００３５】
図２は、本実施例に係る無相関化処理部３０の構成を示すブロック図である。無相関化処理部３０は、２チャンネルステレオ信号Ｌ、Ｒを５チャンネルのサラウンド信号に拡張するサラウンドアルゴリズムを実行する。入力されるステレオ信号Ｌ、Ｒは、ステレオ方式またはジョイントステレオ方式で符号化されたもの、ダウンミックスＬｔ／Ｒｔ、Ｌｏ／Ｒｏなども含む。無相関化処理部３０の処理により、最も相関が高い信号Ｃ、相関が高い信号Ｌ、Ｒ、相関が低い信号ＳＬ、ＳＲにそれぞれ分離される。特に、最も相関が高い信号Ｃは、音楽ではヴォーカル、映画ではセリフを抽出する。問題となる、歪んだ音またはアーティファクトは、相関が低い信号ＳＬ、ＳＲに出現する。
【００３６】
無相関化処理部３０は、サラウンド信号ＳＬを生成するサラウンド信号ＳＬ生成部１１０と、サラウンド信号ＳＲを生成するサラウンド信号ＳＲ生成部１２０とを有する。サラウンド信号ＳＬ生成部１１０は、図１８示すＦＩＲフィルタの構成を用い、ステレオ信号Ｌを遅延し、遅延されたステレオ信号Ｌを出力する遅延回路１１２、ステレオ信号Ｒからステレオ信号Ｌと相関の高い高相関成分信号ＣＬを抽出して出力する適応ディジタルフィルタ（ＡＤＦ）１１４、ＡＤＦ１１４のフィルタ係数をＬＭＳ（最小二乗平均）アルゴリズムにより算出するＬＭＳ（係数算出部）１１６、遅延回路１１２の出力とＡＤＦ１１４の高相関成分信号ＣＬとの差分を求め、サラウンド信号ＳＬを出力する差分回路１１８とを含む。
【００３７】
同様にサラウンド信号ＳＲ生成部１２０は、図１８に示すＦＩＲフィルタの構成を用い、ステレオ信号Ｒを遅延し、遅延されたステレオ信号Ｒを出力する遅延回路１２２、ステレオ信号Ｌからステレオ信号Ｒと相関の高い高相関成分信号ＣＲを抽出して出力する適応ディジタルフィルタ（ＡＤＦ）１２４、ＡＤＦ１２４のフィルタ係数をＬＭＳ（最小二乗平均）アルゴリズムにより算出するＬＭＳ（係数算出部）１２６、遅延回路１２２の出力とＡＤＦ１２４の高相関成分信号ＣＲとの差分を求め、サラウンド信号ＳＲを出力する差分回路１２８とを含む。
【００３８】
サラウンド信号ＳＬ生成部１１０およびサラウンド信号ＳＲ生成部１２０のＡＤＦ１１４、１２４は、例えば、１サンプル毎（例：サンプリング周波数４４．１ｋＨｚであれば、１／４４１００[sec]）にＡＤＦの係数Ｗを更新する。ＡＤＦ１１４、１２４の係数更新式は、次式によって表される。
【００３９】
【数１】
0005202090.tif 000002
【００４０】
ここで、Ｗは、ＡＤＦの係数、μはステップサイズパラメータ（0以上1以下の値）、ｅ(ｎ)はエラー信号（＝サラウンド信号ＳＬ、ＳＲ）、ｘＬ(ｎ)、ｘＲ（ｎ）は入力信号を示す。
【００４１】
また、高相関成分信号ＣＬ、ＣＲ、Ｃは、次式によって表される。数２において、Ｔは転置を示す。さらに数２において、慣例に従ってＣの係数を０．５とするが、チューニング次第で変化する可能性もある。
【００４２】
【数２】
0005202090.tif 000003
【００４３】
高相関成分信号Ｃは、ＡＤＦ１１４、１２４を通過した高相関成分信号ＣＬ、ＣＲの和であり、ＳＬ＝Ｌ−ＣＬ、ＳＲ＝Ｒ−ＣＲであるため、バランスが取れた信号であることがわかる。拡がり感をある程度保ちつつ、かつアーティファクトを極力抑える機能が必要となり、信号の互換性を考慮すると、一度分離したサラウンド信号ＳＬ、ＳＲと、高相関成分信号ＣあるいはＣＬ、ＣＲを再配合する機能を備えるのが望ましい。
【００４４】
コントローラ６０は、上記したように符号化情報Ｈに含まれるビットレートに基づき、ビットレートが低くなればなるほどアーティファクトの粗さが目立つため、高相関成分信号Ｃ（ＣＬ、ＣＲ）の配合比率が高くなるように加算処理部４０を制御する。このとき、高相関成分信号の配合によりサラウンド信号ＳＬ、ＳＲの拡がり感が失われる可能性があるため、相関係数を低く設定するために、配合後のサラウンド信号ＳＬ、ＳＲの直後にそれぞれに遅延を与えることができる。配合比率および遅延量は、所定の目標とするおよそ平均の相互相関係数値（例えば０〜０．２の間）に合わせて設定を行うことが望ましい。
【００４５】
図３は、ビットレートと高相関成分信号Ｃ（ＣＬ、ＣＲ）の加算割合および遅延量との関係を示す表である。同図に示すように、圧縮オーディオの重要なパラメータであるビットレートに応じて、高相関成分の配合比率を変化させる。すなわち、低ビットレートになるほど、高相関成分信号Ｃ（ＣＬ、ＣＲ）の配合比率を上げ、高ビットレートになるほど、低相関成分のサラウンド信号ＳＬ、ＳＲの配合比率を上げる。低ビットレートの場合には高相関成分の配合比率が上がるため、拡がり感がやや減ってしまうので、これを補うように低ビットレートの場合にはサラウンド信号の遅延量を多くする。高ビットレートの場合には、反対に拡がり感の減少は小さいので遅延量を少なくする。
【００４６】
一般に、オーディオデータストリームＤＩは、再生装置側の性能に応じて符号化される。ビットレートは、例えば、２４ｋｂｐｓ、４８、６４、９６、１２８、１６０、１９６、２５６、３２０・・・と多岐に渡る。コントローラ６０は、このような各ビットレートに対応する高相関成分の配合比率および遅延量を予め決定し、このテーブルをメモリに保存しておく。そして、コントローラ６０は、デコーダ２０から得たビットレートを参照し、これに対応する配合比率および遅延量をテーブルから読出し、制御信号Ｓ２を加算処理部５０へ出力する。なお、配合比率および遅延量は、必ずしも各ビットレートに一対一に対応しなくてもよく、ビットレートが含まれる一定の範囲内毎に対応する配合比率および遅延量を決定するようにしてもよい。
【００４７】
また、コントローラ６０は必ずしも上記のようなテーブルを用いなくてもよい。コントローラ６０は、予め決定されたしきい値を含み、当該しきい値とビットレートとを比較してビットレートの大小を判定するようにしてもよい。しきい値は、必ずしも１つに限らず、複数のしきい値によりビットレートの大きさを判定するようにしてもよい。
【００４８】
さらに、コントローラ６０は、ビットレートに加えて、オーディオデータストリームＤＩの符号化方式に応じて高相関成分信号Ｃ（ＣＬ、ＣＲ）の配合比率を可変するようにしてもよい。図４は、符号化方式と配合比率との関係を示す表である。同図に示すように、コントローラ６０は、オーディオデータストリームＤＩがステレオ方式の場合、圧縮の影響が大きいため、ジョイントステレオ方式よりも高相関成分信号の加算割合および遅延量を大きくする。他方、ジョイントステレオ方式である場合には、高相関成分信号の加算割合や遅延量を小さくしたり、あるいは、そのような処理を全く行わないようにしてもよい。
【００４９】
次に、本実施例の詳細な加算処理部の構成について説明する。図５は、加算処理部の第１の好ましい例を示す図である。同図に示す加算処理部４０は、無相関化処理部３０で一度分離した、高相関成分信号ＣＬ、ＣＲとサラウンド信号ＳＬ、ＳＲを、再度所定の配分に従って配合するものである。加算処理部４０は、無相関化処理部３０から出力されるサラウンド信号ＳＬ、高相関成分信号ＣＬ、サラウンド信号ＳＲ、および高相関成分信号ＣＲのゲインを調整する増幅器Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５、Ｇ６と、加算器２００、２１０、２２０とを有する。増幅器Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４は、制御信号Ｓ２に基づき、上記した図３または図４に示すようなアルゴリズムに従い高相関成分信号のゲインを調整する。また、増幅器Ｇ５、Ｇ６は、高相関成分信号ＣＬ、ＣＲの配合比率が等しくなるようにゲインを調整する。
【００５０】
加算器２００は、サラウンド信号ＳＬと高相関成分信号ＣＬを加算し、サラウンド信号ＳＬを出力する。加算器２１０は、サラウンド信号ＳＲと高相関成分信号ＣＲを加算し、サラウンド信号ＳＲを出力する。加算器２２０は、高相関成分信号ＣＬと高相関成分信号ＣＲを加算し、センター信号Ｃ（Ｃ＝０．５×（ＣＬ＋ＣＲ））を出力する。
【００５１】
高相関成分信号ＣＬは、ステレオ信号Ｒから抽出されたステレオ信号Ｌと相関の高い高相関成分信号である。従って、高相関成分信号ＣＬと記述されているものの、高相関成分信号ＣＬは、ステレオ信号Ｒの依存度が高い。同様に、高相関成分信号ＣＲは、ステレオ信号Ｌの依存度が高い。
【００５２】
従って、図５において、
サラウンド信号ＳＬ＝ＳＬ＊Ｇ１＋ＣＬ＊Ｇ２、
サラウンド信号ＳＲ＝ＳＲ＊Ｇ３＋ＣＲ＊Ｇ４
の構成をとっているが、サラウンド信号ＳＬが、ステレオ信号Ｌを軸にしていると考えれば、高相関成分信号が良好に抽出されている場合、サラウンド信号ＳＬと高相関成分信号ＣＲと加算することも可能である。同様に、サラウンド信号ＳＲと高相関成分信号ＣＬを加算することも可能である。
この場合には、
サラウンド信号ＳＬ＝ＳＬ＊Ｇ１＋ＣＲ＊Ｇ２
サラウンド信号ＳＲ＝ＳＲ＊Ｇ３＋ＣＬ＊Ｇ４
の構成をとることができる。
【００５３】
図６は、加算処理部の第２の好ましい例である。第２の好ましい例の加算処理部４０Ａは、第１の好ましい例と異なり、高相関成分信号ＣＬと高相関成分信号ＣＲの低周波成分を除去するハイパスフィルタ（ＨＰＦ）を備えている。高相関成分信号ＣＬ、ＣＲは、相関の高い成分の信号であり、低音域が含まれている場合が多い。サラウンド音場の拡がり感を出すために、図６のように、余分となる低音をＨＰＦで除外し、再配合するものである。ハイパスフィルタＨＰＦは、好ましくは、２００Ｈｚ付近でカットオフの設定を可能にする。
【００５４】
（追加）
図６に示す例ではＨＰＦを追加したが、アーティファクトが最も存在する帯域だけを通過させた高相関成分信号ＣＬ、ＣＲをそれぞれ加算することも可能である。このような場合、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）をバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）に変更するようにしてもよい。
【００５５】
図７は、加算処理部の第３の好ましい例である。加算処理部４０Ｂは、高相関成分信号Ｃ（Ｃ＝０．５×（ＣＬ＋ＣＲ））をサラウンド信号ＳＬ、ＳＲに配合する。すなわち、高相関成分信号Ｃは、増幅器Ｇ２を介して加算器２００によりサラウンド信号ＳＬと加算され、さらに増幅器Ｇ４を介して加算器２１０によりサラウンド信号ＳＲと加算される。第３の好ましい例により、例えばステレオ方式で符号化されたオーディオ信号をジョイントステレオ方式で符号化された信号に近づけることができる。
【００５６】
図８は、加算処理部の第４の好ましい例である。加算処理部４０Ｃは、図７に示す構成に加えて、高相関成分信号Ｃの低周波成分を除去するハイパスフィルタＨＰＦが設けられている。好ましくは、ハイパスフィルタＨＰＦは、２００Ｈｚ付近でカットオフの設定を可能とし、低音域をで除外する。
【００５７】
最後に、図５から図８に示す好ましい例のどの形態でもよいが、ビットレートが低くなるに従って、拡がり感を補充するために遅延を付加する。図９に示す加算処理部４０Ｄは、図５に示す第１の好ましい例に遅延３００、３１０を付加した例である。遅延３００、３１０は、コントローラ６０からの制御信号Ｓ２に基づきビットレートの大きさに応答してサラウンド信号ＳＬ、ＳＲを遅延する。
【００５８】
図１０に示す加算処理部４０Ｅは、図８に示す第４の好ましい例に遅延３００、３１０を付加した例である。上記と同様に、遅延３００、３１０は、コントローラ６０からの制御信号Ｓ２に基づきビットレートの大きさに応答してサラウンド信号ＳＬ、ＳＲを遅延する。
【００５９】
次に、本実施例の加算処理部の詳細について説明する。図１１（ａ）は、図５ないし図１０に示す加算処理部４０〜４０Ｅのサラウンド信号ＳＬの加算ゲインＧ１およびサラウンド信号ＳＲの加算ゲインＧ３とビットレートとの関係を示している。横軸はビットレートであり、縦軸はゲインである。加算処理部は、ビットレートが大きくなるにつれ、加算するゲインＧ１、Ｇ３が大きくなるように処理を実行し、すなわち、ビットレートが、ａ０＜ａ１＜ａ２＜ａ３のとき、ゲインＧ１、Ｇ３は、ｂ０＜ｂ１＜ｂ２＜ｂ３となる。また、ゲインＧ１とＧ３は同時に変化するのが好ましい。
【００６０】
図１１（ｂ）は、図５、図６および図９に示す加算処理部４０、４０Ａ、４０Ｄの高相関成分信号ＣＬの加算ゲインＧ２および高相関成分信号ＣＲの加算ゲインＧ４とビットレートの関係を示している。横軸はビットレートであり、縦軸はゲインである。ビットレートが大きくなるにつれ、加算ゲインＧ２、Ｇ４が小さくなるように処理を実行し、すなわち、ビットレートが、ａ０＜ａ１＜ａ２＜ａ３のとき、ゲインＧ１、Ｇ３は、ｃ３＞ｃ２＞ｃ１＞ｃ０となる。また、ゲインＧ２、Ｇ４は同時に変化するのが好ましい。なお、図７、図８および図１０に示す加算処理部４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｅは、高相関成分信号ＣＬ、ＣＲを高相関成分信号Ｃに置き換える。
【００６１】
図１１（ａ）および図１１（ｂ）により、加算の関係式は次のようになる。
サラウンド信号ＳＬ＝ＳＬ＊Ｇ１＋ＣＬ＊Ｇ２、またはＳＬ＝ＳＬ＊Ｇ１＋Ｃ＊Ｇ２、
サラウンド信号ＳＲ＝ＳＲ＊Ｇ３＋ＣＲ＊Ｇ４、またはＳＲ＝ＳＲ＊Ｇ３＋Ｃ＊Ｇ４、
Ｇ１＞Ｇ２,Ｇ３＞Ｇ４,Ｇ１＝Ｇ３,Ｇ２＝Ｇ４
遅延時間［sec］＝（カットオフ周波数）-1
【００６２】
図１１（ｃ）は、図９および図１０に示す加算処理部４０Ｄ、４０Ｅの遅延３００、３１０における遅延時間とビットレートとの関係を表している。ビットレートは、ａ０＜ａ１＜ａ２＜ａ３の関係となっている。ビットレートが大きくなれば、図１１（ａ）、図１１（ｂ）より、拡がり感を確保できる状態にあるため、遅延時間を小さくするように処理を行えばよく、遅延時間は、ｄ３＞ｄ２＞ｄ１＞ｄ０となる。遅延３００と３１０は同時にそれぞれの信号を遅延するのが好ましい。また、高相関成分信号Ｃの加算量あるいはＨＰＦのカットオフ周波数に応じて、遅延量を変化させることも可能である。
【００６３】
次に、加算処理部の具体的な数値例を示す。図１２（ａ）ないし（ｃ）は、ステレオ方式で圧縮・伸張された信号が無相関化処理部３０を通過した後に加算処理部に入力されたときの、ビットレートとゲインＧ１、Ｇ３の関係、ビットレートとゲインＧ２、Ｇ４の関係、ビットレートと遅延時間を示しており、図１２（ａ）ないし（ｃ）は、図１１（ａ）ないし（ｃ）にそれぞれ対応している。横軸のビットレートは、６４、１２８、１９２、２５６kbps、縦軸は、加算ゲインを最大１、最小０の値の範囲内に設定している。
【００６４】
図１２（ａ）に示すように、例えば、ビットレートが６４kbpsのとき、Ｇ１＝Ｇ３＝０．５とし、Ｇ２＝Ｇ４＝０．５とすることで、アーティファクトはマスキング効果で解消されるとする。高相関成分信号ＣあるいはＣＬ、ＣＲの加算によって、サラウンド信号ＳＬ／ＳＲ間の相互相関係数が大きくなる可能性がある。このため、遅延を例えば１０ｍｓ（カットオフ１００Ｈｚ）と大きくすることで、拡がりのあるサラウンドを実現することができる。
【００６５】
ビットレートが２５６kbpsに変化した場合、Ｇ１＝Ｇ３＝０．８、Ｇ２＝Ｇ４＝０．２とすれば、高相関成分の足しこみ量は減るので、相互相関係数は小さい値となる。これで十分であるが、さらに拡がり感を得たければ、例えば１ｍｓ（カットオフ１ｋＨｚとして、１ｋＨｚ以上の音を対象にする）の遅延を加えればよい。
【００６６】
図１３（ａ）ないし（ｃ）は、ジョイントステレオ方式で圧縮・伸張された信号が無相関化処理部３０を通過した後に加算処理部４０に入力されたときの、ビットレートとゲインＧ１、Ｇ３の関係、ビットレートとゲインＧ２、Ｇ４の関係、ビットレートと遅延時間を示している。ジョイントステレオ方式においても、アーティファクトが皆無というわけではなく、わずかに発生する。従って、ステレオ方式と比較して、高相関成分信号ＣあるいはＣＬ、ＣＲの加算量を下げ、サラウンド信号ＳＬ／ＳＲの加算量を上げるようにしてもよい。
【００６７】
図１４は、コントローラによる加算処理の制御動作の一例を示すフローチャートである。コントローラ６０は、符号化情報Ｈを参照し、入力されたオーディオデータストリームＤＩのビットレートが現在のビットレートよりも大きいか否かを比較する（ステップＳ１０１）。ビットレートが同じであれば、加算処理を変更しないと決定する（ステップＳ１０２）。ビットレートが大きくなる場合には、サラウンド信号のゲインＧ１、Ｇ３を大きくし、高相関成分信号のゲインＧ２、Ｇ４を小さくすると決定する（ステップＳ１０３）。ビットレートが小さくなる場合には、サラウンド信号のゲインＧ１、Ｇ３を小さくし、高相関成分信号のゲインＧ２、Ｇ４を大きくすると決定する（ステップＳ１０４）。
【００６８】
次に、コントローラ６０は、入力されたオーディオデータストリームＤＩがステレオ方式からジョイントステレオ方式かを判別する（ステップＳ１０５）。
ステレオ方式と判別された場合には、サラウンド信号のゲインＧ１、Ｇ３を小さくし、高相関成分信号のゲインＧ２、Ｇ４を大きくすると決定する（ステップＳ１０６）。ジョイントステレオ方式と判定された場合には、サラウンド信号のゲインＧ１、Ｇ３を大きくし、高相関成分信号のゲインＧ２、Ｇ４を小さくすると決定する（ステップＳ１０７）。
【００６９】
コントローラ６０は、決定したゲインＧ１／Ｇ３と、Ｇ２／Ｇ４を制御信号Ｓ２を介して加算処理部に設定する（ステップＳ１０８）。次に、コントローラ６０は、ビットレート、およびステレオ方式からジョイントステレオ方式かに基づき遅延量を決定し（ステップＳ１０９）、これを制御信号Ｓ２を介して加算処理部に設定する（ステップＳ１１０）。
【００７０】
次に、本実施例の効果について説明する。図１５は本実施例の図５に示す加算処理部で演算処理を行った結果のサラウンド信号ＳＬの周波数特性を示す図である。観測区間は、図２１と同じである。
【００７１】
図１５において、e-1は、リニアＰＣＭの信号を入力としたサラウンド信号出力ＳＬの特性を示している（b-1と同じである）。e-2は、ＡＡＣ形式、ビットレート１２８kbps、ステレオ方式の信号を図５に示す無相関化処理部３０と加算処理部４０で処理した後のサラウンド信号ＳＬの特性を示し、Ｇ１＝０．５、Ｇ２＝０．５、Ｇ３＝０．５、Ｇ４＝０．５である。最後に、e-3は、ＡＡＣ形式、ビットレート１２８kbps、ステレオ方式の信号を図５に示す無相関化処理部３０の直後のサラウンド信号ＳＬの特性を示している。
【００７２】
図１５において、課題として取り上げた情報量の多い帯域２００Ｈｚ〜１ｋＨｚに着目すると、グラフからもわかるように、加算処理を行うことによって、非圧縮のリニアＰＣＭ（e-1）の特性に近づき、聴感上アーティファクトもマスキング効果によって低減されていることがわかる。８００ＨＺ付近のディップは、圧縮原理上、回復できない箇所と推定される。
【００７３】
以上の効果を踏まえ、例えば本実施例の図６に示す構成は、図５の派生で無相関化処理部３０の高相関成分信号ＣＬを加算処理部４０ＡでＨＰＦ通過後に加算させている。低音域は、ステレオ信号Ｌ／Ｒの間でも相関が高い信号であることが知られているため、拡がり感を重視したい場合には、相関が高い帯域を避け、アーティファクトの発生が気になる、例えば２００Ｈｚ前後以上の周波数をカットオフ周波数としてＨＰＦを設計し、このＨＰＦを通過させた後、高相関成分信号ＣＬをサラウンド信号ＳＬと加算すれば、アーティファクトの解消は可能である。わずかな範囲ではあるが、ビットレートの影響もあるため、カットオフ周波数は可変できるのが望ましい。
【００７４】
本実施例の図５に示す構成のもう一つの派生である図９の構成についても、ビットレートが低くなるにつれて、アーティファクトの量が増加し、加算比率を増加させた場合、相関の高い成分が多く加算されるため、加算処理部４０Ｄに遅延３００、３１０を追加することで、相関を下げるようにしている。遅延を追加することで、相関を低くする手法はよく知られている。例えば、２００Ｈｚであれば、５ｍｓ分でサンプリング周波数４４１００Ｈｚとすれば、２２１サンプルの遅延量があればよい。図９に示す構成にはＨＰＦを示していないが、ＨＰＦを無相関化処理部３０の後、加算処理部４０Ｄに設置し、ＨＰＦのカットオフ周波数の変化に応じて遅延の量も変化させることができる。例えば、カットオフ２００Ｈｚであれば、遅延３００、３１０で最低５ｍｓ（これ以上も可）を保障し、５００Ｈｚであれば、最低２ｍｓ分（これ以上も可）を保障するなどすればよい。
【００７５】
図１６は、本実施例の図９に示す構成で演算処理を行った結果の相互相関係数分布である。観測の方法は、図２０のときと同じである。図中、f-1は、ＡＡＣ形式、ビットレート１２８kbpsのステレオ方式のステレオ信号Ｌ／Ｒ間の相互相関係数分布である。f-2は、ＡＡＣ形式、ビットレート１２８kbps、ステレオ方式の信号を図９の無相関化処理部３０と加算処理部４０Ｄを行った後のステレオ信号Ｌとサラウンド信号ＳＲの相互相関係数分布で、遅延３００及び３１０は０であり、Ｇ１＝０．６、Ｇ２＝０．４、Ｇ３＝０．６、Ｇ４＝０．４である。最後に、f-3は、ＡＡＣ形式、ビットレート１２８kbps、ステレオ方式の信号を図９の無相関化処理部３０と加算処理部４０Ｄを行った後のステレオ信号Ｌとサラウンド信号ＳＲの相互相関係数分布で、遅延３００および３１０は２２１（カットオフ２００Ｈｚ、サンプリング周波数４４１００Ｈｚで５ｍｓ分を想定）、Ｇ１＝０．６、Ｇ２＝０．４、Ｇ３＝０．６、Ｇ４＝０．４である。f-3のプロットを見ればわかるとおり、遅延を加えれば、特にアーティファクトが大きい箇所１０〜３０秒付近で、相互相関係数は、０〜±０．２でより安定的に推移することがわかる。これにより、聴取者からは拡がり感がさらに得られるという効果を生み出す。
【００７６】
図１７は、本実施例の図７に示す構成で演算処理を行った結果のサラウンド信号ＳＬの周波数特性図である。観測区間は、図２１と同じである。図中、g-1は、リニアＰＣＭの信号を入力としたサラウンド信号ＳＬの特性を示している（b-1と同じである）。g-2は、ＡＡＣ形式、ビットレート１２８kbps、ステレオ方式の信号を図５の無相関化処理部３０と加算処理部４０を行った後のサラウンド信号ＳＬの特性を示しており、Ｇ１＝０．５、Ｇ２＝０．５、Ｇ３＝０．５、Ｇ４＝０．５である。最後に、g-3は、ＡＡＣ形式、ビットレート１２８kbps、ステレオ方式の信号を図５の無相関化処理部３０の直後のサラウンド信号ＳＬの特性を示している。
【００７７】
図１７においても同様、加算処理を行うことによって、非圧縮のe-1で示すリニアＰＣＭの特性に近づき、聴感上アーティファクトもマスキング効果によって低減されていることがわかる。また、図８および図１０に示す構成ついても、無相関化処理部３０の出力が高相関成分信号ＣＬ、ＣＲからＣになっている以外は、前述の考えに基づいて派生化されるものである。
【００７８】
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。上記実施例では、ステレオ信号からサラウンド信号を生成する例を示したが、勿論、これ以外のステレオ信号からサラウンド信号を生成し、再生するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の実施例に係るサラウンドシステムの概要を示す図である。
【図２】本発明の実施例に係る無相関化処理部の構成を示すブロック図である。
【図３】ビットレートと高相関成分信号の加算割合および遅延量との関係を示す表である。
【図４】符号化方式と高相関成分信号の加算割合および遅延量との関係を示す表である。
【図５】本実施例に係る加算処理部の第１の好ましい例を示す図である。
【図６】本実施例に係る加算処理部の第２の好ましい例を示す図である。
【図７】本実施例に係る加算処理部の第３の好ましい例を示す図である。
【図８】本実施例に係る加算処理部の第４の好ましい例を示す図である。
【図９】本実施例に係る加算処理部の第５の好ましい例を示す図である。
【図１０】本実施例に係る加算処理部の第６の好ましい例を示す図である。
【図１１】加算処理部にステレオ方式の信号が入力されたときのビットレートとゲインおよび遅延量の関係を示し、図１１（ａ）は、ビットレートとゲインＧ１、Ｇ３の関係、図１１（ｂ）は、ビットレートとゲインＧ２、Ｇ４の関係、図１１（ｃ）は、ビットレートと遅延量の関係である。
【図１２】加算処理部の具体的な数値例を示す図である。
【図１３】加算処理部にジョイントステレオ方式の信号が入力されたときのビットレートとゲインおよび遅延量の関係を示す数値例であり、図１３（ａ）は、ビットレートとゲインＧ１、Ｇ３の関係、図１３（ｂ）は、ビットレートとゲインＧ２、Ｇ４の関係、図１３（ｃ）は、ビットレートと遅延量の関係である。
【図１４】本実施例に係るコントローラの加算処理の制御動作を示すフローチャートである。
【図１５】本実施例の図５に示す加算処理部により処理されたサラウンド信号ＳＬの周波数特性図である。
【図１６】本実施例の図９が示す加算処理部により処理された相互相関係数分布である。
【図１７】本実施例の図７に示す加算処理部により処理されたサラウンド信号ＳＬの周波数特性図である。
【図１８】従来のＦＩＲフィルタによる適応無相関化器の構成例を示す図である。
【図１９】車内のサラウンド空間におけるスピーカの配置例を示す図である。
【図２０】ある楽曲を２分間観測したときの相互相関係数の分布を示す図である。
【図２１】従来の図１８の無相関化処理によって抽出された低相関成分のサラウンド信号の周波数特性図である
【図２２】ステレオ信号Ｌ−Ｒ、Ｒ−Ｌをベースとしたサラウンドアルゴリズムの結果とステレオ方式との比較する図である。
【図２３】従来の図１８の無相関化処理によって抽出された低相関成分のサラウンド信号の周波数特性を示す図である。
【符号の説明】
【００８０】
１０：サラウンドシステム
２０：デコーダ
３０：無相関化処理部
４０、４０Ａ〜４０Ｅ：加算処理部
５０：後段処理部
６０：コントローラ
７０：ＤＳＰ
１１０：サラウンド信号ＳＬ生成部
１１２、１２２：遅延回路
１１４、１２４：適応ディジタルフィルタ
１１６、１２６：係数算出部
１１８、１２８：差分回路
１２０：サラウンド信号ＳＲ生成部
Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５、Ｇ６：増幅器
２００、２１０、２２０：加算器
３００、３１０：遅延
【図１】
0005202090.tif 000004
【図２】
0005202090.tif 000005
【図３】
0005202090.tif 000006
【図４】
0005202090.tif 000007
【図５】
0005202090.tif 000008
【図６】
0005202090.tif 000009
【図７】
0005202090.tif 000010
【図８】
0005202090.tif 000011
【図９】
0005202090.tif 000012
【図１０】
0005202090.tif 000013
【図１１】
0005202090.tif 000014
【図１２】
0005202090.tif 000015
【図１３】
0005202090.tif 000016
【図１４】
0005202090.tif 000017
【図１５】
0005202090.tif 000018
【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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