(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステレオ入力信号を処理するためのステレオ増強回路を含んでいる信号処理手段と、
前記信号処理手段により供給されるステレオ出力信号を増幅し、増幅された出力信号を出力する信号増幅手段と、
を具え、前記ステレオ増強回路が、
前記ステレオ入力信号の左チャネル及び右チャネル信号を受信する第１及び第２入力端子、及び増強されたステレオイメージを有するステレオ出力信号の左チャネル及び右チャネル信号を出力する第１及び第２出力端子を有する第１手段と、
ステレオイメージ増強を変えるために前記第１手段のステレオ入力信号とステレオ出力信号とを可制御的に結合するための第２手段と、
を具えている立体音響のオーディオ信号処理装置において、
前記ステレオ増強回路が更に、前記第２手段に結合された制御手段を具え、該制御手段が、高信号レベルにおけるステレオイメージ増強を低減すべく、
前記信号増幅手段の出力信号に基づいて、または、
前記ステレオ増強回路の入力信号及び／又は出力信号に基づいて、
前記第１手段のステレオ入力信号とステレオ出力信号との結合を制御する制御信号を算定するよう構成され、
前記ステレオ増強回路が更に、ボリュームレベルを設定するために前記信号増幅手段へ、及び前記前記第１手段のステレオ入力信号とステレオ出力信号との結合を設定ボリュームレベルの関数として制御するために前記制御手段へ、ボリュームレベルを表すボリュームレベル信号を供給するボリュームレベル設定手段を具え、前記制御手段が前記ボリュームレベル信号と前記ステレオ増強回路の入力信号及び／又は出力信号とに基づいて前記制御信号を算定するように構成されている
ことを特徴とする立体音響のオーディオ信号処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、前記制御手段が、前記増幅されたステレオ出力信号の信号レベルを基準レベルと比較し、前記信号レベルが前記基準レベルを超えた場合に、ステレオイメージ増強を低減する制御信号を前記第２手段へ供給するための手段を具えていることを特徴とする立体音響のオーディオ信号処理装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置において、前記制御手段が、前記第２手段のステレオ出力信号の信号レベルを基準レベルと比較し、前記信号レベルが前記基準レベルを超えた場合に、ステレオイメージ増強を低減する制御信号を前記第２手段へ供給するための手段を具えていることを特徴とする立体音響のオーディオ信号処理装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の装置において、前記基準レベルが設定ボリュームレベルの関数であることを特徴とする立体音響のオーディオ信号処理装置。
【請求項５】
請求項１記載の装置において、前記第２手段の左チャネル及び右チャネル出力信号の振幅のうちの少なくとも一方が、前記第１手段の関連する左チャネル又は右チャネル入力信号の信号レベルを超えた場合に、前記制御信号が発生されることを特徴とする立体音響のオーディオ信号処理装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の立体音響のオーディオ信号処理装置と、
前記信号増幅手段により供給される増幅されたステレオ信号を再生する左チャネル及び右チャネル拡声器とを具えることを特徴とする立体音響オーディオ再生システム。
【請求項７】
請求項６に記載の立体音響オーディオ再生システムと、
画像表示スクリーンと前記左チャネル及び右チャネル拡声器とが設置されているキャビネットとを具えることを特徴とするオーディオ・ビジュアル再生システム。
【請求項８】
ステレオ入力信号の左チャネル及び右チャネル信号を受信する第１及び第２入力端子、及び増強されたステレオイメージを有するステレオ出力信号の左チャネル及び右チャネル信号を出力する第１及び第２出力端子を有する第１手段と、
ステレオイメージ増強を変えるために前記第１手段のステレオ入力信号とステレオ出力信号とを可制御的に結合するための第２手段と、
を具えているステレオ増強回路において、
該ステレオ増強回路が更に、前記第２手段に結合された制御手段を具え、該制御手段が、高信号レベルにおけるステレオイメージ増強を低減すべく、
前記信号増幅手段の出力信号に基づいて、または、
前記ステレオ増強回路の入力信号及び／又は出力信号に基づいて、
前記第１手段のステレオ入力信号とステレオ出力信号との結合を制御する制御信号を算定するよう構成され、
前記ステレオ増強回路が更に、ボリュームレベルを設定するために前記信号増幅手段へ、及び前記第１手段のステレオ入力信号とステレオ出力信号との結合を設定ボリュームレベルの関数として制御するために前記制御手段へ、ボリュームレベルを表すボリュームレベル信号を供給するボリュームレベル設定手段を具え、前記制御手段が前記ボリュームレベル信号と前記ステレオ増強回路の入力信号及び／又は出力信号とに基づいて前記制御信号を算定するように構成されている
ことを特徴とするステレオ増強回路。
【請求項９】
ステレオ入力信号から、増強されたステレオイメージを有するステレオ出力信号を発生するステレオ増強ステップと、
処理されたステレオ出力信号を得るために、前記ステレオ入力信号と前記ステレオ出力信号とを可制御的に結合し、該結合は制御信号に基づいて制御する制御ステップとを具えるステレオ入力信号のステレオイメージを増強する方法において、
前記制御信号は、高信号レベルにおいてステレオイメージ増強を低減するために使用され、前記制御信号は、
前記ステレオ出力信号を増幅する信号増幅手段の出力信号に基づいて、又は、
前記ステレオ増強ステップの入力信号及び／又は出力信号に基づいて、
算出され、
前記制御信号は更に、前記結合を設定ボリュームレベルの関数として制御するために使用され、前記制御信号は、ボリュームレベルを表すボリュームレベル信号と前記ステレオ入力信号及び／又は前記ステレオ出力信号とに基づいて算出される
ことを特徴とするステレオイメージ増強方法。
【発明の詳細な説明】
本発明は、
-   ステレオ入力信号を処理するためのステレオ増強回路を含んでいる、信号処理手段、
-   前記信号処理手段により供給されるステレオ出力信号を増幅するための信号増幅手段、
を具えている立体音響のオーディオ信号処理装置に関するもので、前記のステレオ増強回路は、
-   ステレオ入力信号の左チャネル及び右チャネル信号を受け取るための第１及び第２入力端子及び増強されたステレオイメージを有するステレオ信号の左チャネル及び右チャネル信号を供給するための第１及び第２出力端子を有する第１手段、
-   ステレオイメージ増強を変えるために前記第１手段のステレオ入力信号とステレオ出力信号とを可制御的に結合するための第２手段、
を具えている。
本発明は更に、そのような立体音響のオーディオ信号処理装置、前記信号増幅手段により供給される増幅されたステレオ信号を再生するための左チャネル及び右チャネル拡声器を含んでいる立体音響のオーディオ再生システムに関係している。
本発明はまた、そのような立体音響のオーディオ再生システム、画像表示スクリーンと左チャネル及び右チャネル拡声器とが設置されたキャビネットを含んでいるオーディオ・ビジュアル再生システムにも関係している。
本発明はステレオ増強回路に関係している。
本発明はまたステレオ入力信号のステレオイメージを増強するための方法にも関係し、
-   ステレオ入力信号から増強されたステレオイメージを有するステレオ出力信号を発生するステップ、
-   処理されたステレオ出力信号を与えるために前記ステレオ入力信号と前記ステレオ出力信号とを可制御的に結合するステップ、
を具えている。
そのような装置、そのようなシステム及びそのような回路は欧州特許出願公開明細書第EP-A664661号から知られている。この既知の装置においては、増強されたステレオ信号が例えば比率（１−α）：αで、入力ステレオ信号と混合され得る。αを０と１との間で変えることにより、ステレオイメージ増強の総量は慣習的なすなわち正常なステレオから完全に増強されたステレオまで変えられ得る。この既知のステレオイメージ増強の欠点は、たとえ結果として生じる音響信号の音の大きさが実質的に同じと認識されたとしても、増強されたステレオ信号の増幅が、正常な、増強されない、ステレオ信号の振幅よりも10dB以上大きいくなり得ることである。高信号レベルにおいて増強されたステレオ信号のこの大きい振幅が装置を追従する増幅器における歪みを生じ得る。
本発明の目的は既知の装置よりも少ししか歪みを発生しない装置を提供することである。
本発明による装置は、ステレオ増強回路が高信号レベルにおいてステレオイメージ増強を低減するように、ステレオ信号の結合を制御するために第２手段へ結合された制御手段を具えることを特徴としている。
本発明は、ステレオ信号のステレオイメージ増強の低減が、増強されたステレオ信号の左チャネル及び右チャネル信号の各々の振幅の低減に通常帰着すると言う認識に基づいている。高信号レベルにおいてステレオイメージ増強を低減することにより、今や増幅器が完全ステレオイメージ増強を有する信号と比較して低減された振幅を有する信号を受け取るので、歪みが大幅に低減され得る。
本発明の一実施例は、この装置がボリュームレベルを設定するために増幅手段へ、及び設定ボリュームレベルの関数として結合を制御するための制御手段へ、ボリュームレベルを表現する信号を供給するボリュームレベル設定手段を具えていることを特徴としている。
この装置の実際のすなわち設定されたボリュームレベルは高信号レベルが期待され得る指示として用いられ得る。高ボリュームレベルにおける、すなわち設定されたボリュームレベルの関数として、ステレオイメージ増強を低減することにより、制御手段の簡単な実装が実際の信号レベルを測定するための要求無しに達成される。
本発明の別の実施例は、前記の制御手段が増幅されたステレオ出力信号の信号レベルを基準レベルと比較し、且つその信号レベルが基準レベルを超えた場合にステレオイメージ増強を低減するために制御信号を第２手段へ供給するための手段を具えていることを特徴としている。
増幅手段の実際の出力信号を測定することにより、歪みが存在する場合に、例えば信号レベルが増幅がそれ以上で非線形になるレベルを超えた場合に、正確に決定することが可能である。このレベルはしきい値により表現される。
本発明の別の実施例は、前記の制御手段が前記第２手段のステレオ出力信号の信号レベルを基準レベルと比較し、且つ信号レベルが基準レベルを超えた場合にステレオイメージ増強を低減するために第２手段へ制御信号を供給するための手段を具えていることを特徴としている。
増幅手段の出力信号の信号レベルを測定することの代案は、増幅手段へ供給されねばならない第２手段の出力信号の信号レベルを測定することである。今や制御手段は増幅手段による増幅から生じる大きい振幅を有する信号を処理する必要はない。
本発明の別の実施例は基準レベルが設定ボリュームレベルの関数であることを特徴としている。
櫓高さ（headroom）は、増幅手段により歪まされる前に信号が受け得る特別増幅の総量である。設定ボリュームレベルが、いかに多くの櫓高さの指示をその増幅器がまだ有するかを与える。ボリューム制御はステレオ増強回路の後に普通に置かれるので、設定ボリュームレベルが、いつステレオイメージ増強が歪みを回避するために低減されねばならないかを指示する、基準レベルとして働き得る。
本発明の別の実施例は、前記第２手段の左チャネル及び右チャネル出力信号のうちの少なくとも一方が、前記第１手段の関連する左チャネル又は右チャネル入力信号を超えた場合に、制御信号が発生されるのみであることを特徴としている。
この手段を用いることにより、その手段が正の影響を有し得る場合にステレオイメージ増強低減が行われるのみである。前記第２手段の出力信号が前記段１手段の入力信号を超えない場合には、ステレオイメージ増強の低減は歪みに正の影響を有さず、且つ低減はそのような低減のあらゆる可能な有害な影響を回避するために、まったくなされてはならない。
本発明の上述の目的と特徴とを図面を参照して好適な実施例の以下の記載からもっと明らかになるだろう。図において、
図１は既知の立体音響のオーディオ再生システムの一態様を示し、
図２は本発明による立体音響オーディオ再生システムの第１実施例を示し、
図３は本発明による立体音響オーディオ再生システムの第２実施例を示し、
図４は本発明に用いるための制御手段の一実施例を示し、
図５は、例えば、テレビジョンセット又はいわゆるマルチメディアオーディオビジュアルシステムの形でのオーディオビジュアル再生システムに対する一実施例を示している。図中、同じ部分は同じ参照符号を与えられている。
図１は既知の立体音響オーディオ再生システムの一態様を示している。この立体音響オーディオ再生システムは、それぞれ左チャネル及び右チャネル出力信号Lo及びRoへ、左チャネル及び右チャネル入力信号Li及びRiを処理するためのステレオ増強回路10、及び各自の左チャネル及び右チャネル拡声器30及び40へ左チャネル及び右チャネル出力信号Lo及びRoを増幅し且つ供給するための増幅手段20を含んでいる立体音響の処理装置を具えている。そのようなシステムは原理的に欧州特許出願公開明細書第EP-A664661号から知られている。ステレオ増強回路10は左チャネル入力信号Liを受け取るための第１入力端子、右チャネル入力信号Riを受け取るための第２入力端子、左チャネル信号Lsを与えるための第１出力端子及び右チャネル信号Rsを与えるための第２出力端子を有する、第１手段100を具えている。左及び右チャネル信号Ls及びRsは信号Li及びRiと比較されるような増強されたステレオイメージを有している。第１手段100のもっと詳細な説明のためには欧州特許出願公開明細書第EP-A664661号を参照されたい。ステレオ増強回路10は更に左チャネル信号Li及びLsと右チャネル信号Ri及びRsとを可制御に結合するための第２手段を具えている。この第２手段は、
-   各々がαと等しい（ここで０≦α≦１）可制御利得を有する各自の可制御減衰器106及び108に対してそれぞれ、信号Li−Ls，及びRi−Rsの減算された対を与えるための第１及び第２減算器102及び104、
-   信号Li及びRiへ第１及び第２可制御減衰器106及び108の出力信号を加え、それにより左チャネル及び右チャネル出力信号Lo及びRoを与えるための第３及び第４加算器110及び112、
を具えている。この方法で、出力信号Lo及びRoは、式
Lo＝α×Ls＋（１−α）×Li
Ro＝α×Rs＋（１−α）×Ri
に従って形成される。０と１との間でパラメータαを変えることにより、左チャネル及び右チャネル信号Lo及びRoにより形成される出力信号におけるステレオ効果が、正常な、すなわち、慣習的な、α＝０に対するステレオイメージとα＝１に対する完全に増強されたステレオイメージの間で変えられ得る。この第２手段は、例えば（１−α）、（１−α）、α及びαの各自の可制御利得を有する、信号Li、Ri、Ls及びRsの各々に対する別々の可制御減衰器を設け、且つ減衰された信号Li、Ls、及びRi、Rsの結果としての対を加えることにより、同様に他の方法で実装され得る。
０＜α＜１に対して、結果としての信号Lo及びRoの各々の振幅は元の信号Li及びRiよりも大きくなり得る。この差は12dBあるいはそれ以上高くてもよい。これはステレオイメージ増強が左及び右チャネルへ負の漏話の大幅な量を加えることにより達成されると言う事実による。拡声器により再生される場合、これらの信号の一部が結果として音響的に相殺される。正常ステレオに対するのと同じ音響レベルを実質的に達成するために、特別の12dB利得が必要である。これは増強されたステレオイメージを有するステレオ信号の再生のために、これらの信号を再生する拡声器と同様にそのような信号を増幅する増幅手段は、正常なステレオ信号に対して必要なよりも大きいダイナミックレンジを有さねばならないことを意味する。
図２は本発明による立体音響のオーディオ再生システムの第１実施例を示している。図２は、制御手段50が加えられたことで図１と異なっており、その制御手段50は入力信号として増幅手段20の左チャネル及び右チャネル出力信号Los及びRosを受け取り、且つステレオイメージ増強を制御するために信号増強回路10へαを表現する制御信号を供給する。その制御手段50は、高い信号レベルにおいてステレオイメージ増強を低減するように、ステレオ信号の結合を制御するために用いられる。信号Los又はRosのいずれかがしきい値を超えた場合に、制御手段50により供給される制御信号αは従って低減される。このしきい値は、増幅手段20の増幅がそれ以上では非線形になる出力信号の値である。この実施例の利点は制御信号αが歪みを受けている信号から直接に引き出されることである。
図３は本発明による立体音響のオーディオ再生システムの第２実施例を示している。図３は、ボリュームレベル設定手段60が加えられたこと、及び制御手段50が今や一群の信号の代わりに、入力信号の３群Ａ、Ｂ及びＣを受け取ることで図２と異なっている。群Ａは左チャネル及び右チャネル入力信号Li及びRiを具えており、群Ｂは信号増強回路10の左チャネル及び右チャネル出力信号Lo及びRoを具え、且つ群Ｃはボリュームレベル選定を表現している信号VLを具えている。ボリュームレベル選定手段60がボリュームレベルを設定するために、増幅手段20へボリュームレベル設定を表現する信号VLを供給する。この目的のために増幅手段20の増幅器は各々可制御利得を有し、その利得は前記の信号VLにより制御される。これらの群Ａ、Ｂ及びＣは制御信号αを発生するために別々に、又は相互に組み合わせて用いられ得る。群Ａ及び群Ｃ信号のみが用いられる場合には、制御手段50が増幅手段へ加えられる入力信号の最大レベルを設定されたボリュームレベルから計算し、その最大レベル又はしきい値以上では増幅が非線形になる。このしきい値は、増強されたステレオ信号を再生するために必要な特別の信号レベルを考慮するために、12dBだけ低減される。入力信号のレベルがこの最大レベルすなわちしきい値を超えた場合には、従って制御手段50がαを低減する。群Ｂ及び群Ｃ信号のみが用いられる場合には、今やステレオ増強回路10の出力信号がそれの入力信号の代わりに用いられるので、制御手段はもはや最大レベルから12dB差し引く必要がないことで、群Ａ及び群Ｃ信号のために用いられる制御手段50と異なるのみである。ボリュームレベル調節がステレオ増強回路の前に成された場合には、最大レベルすなわちしきい値が今や一定値を有し得るので、信号VLは用いられる必要ない。この場合には群Ｃ信号が省略され得る。α要求の補正又は低減はこの歪みを回避するために必要な総量だけである。例えば、６dBだけの信号レベルの低減が必要な場合には、α要求は0.5へ低減されるだけである。群Ｃ信号、すなわち設定ボリュームレベルを表現する信号VLのみを使用することも可能である。これは、信号測定が行われないので、制御手段50に対して非常に簡単な解決に帰着する。設定ボリュームレベルが許容される最大信号レベルを有する入力信号が歪みを受けるほど高い場合には、今やαが低減される。もちろん12dB特別余裕がここでも同様に考慮される。しかしながら、これはαが歪みが生じない場合でさえも、すなわち実際の信号レベルがしきい値の下のままである場合でさえも、低減され得ることを意味している。
図４は本発明に用いるための制御手段の一実施例を示している。制御手段50は図３と関連して論じられた制御手段50への改善である。図４の制御手段50においては全部で３個の群Ａ、Ｂ及びＣが制御信号αを発生するために用いられる。この制御手段50は、第１〜第５前処理手段500、502、504、506及び508、第１及び第２比較器510及び512、第１及び第２可制御スイッチ514及び516、加算手段518、検波器520、減算手段522及び増幅手段524を具えている。第１及び第２前処理手段500及び502と第１可制御スイッチ514と一緒に第１比較器510が、左チャネル入力信号Liの包絡線を超える左チャネル出力信号Lo内のピークのみを、加算手段518へ伝えるために選択的ピーク検出器として働く。この目的のために、左チャネル入力信号Liが、前処理手段500、この場合には包絡線検出器を介して第１比較器510の正入力端子へ加えられる。左チャネル出力信号Loが前処理手段502、この場合には整流器を介して可制御スイッチ514と比較器510の負入力端子との双方へ加えられる。左チャネル出力信号Loの整流された信号内のピークが左チャネル入力信号Liの包絡線を超えた場合に、第１比較器510が可制御スイッチ514を付勢し、且つ整流された左チャネル出力信号Loが加算手段518へ伝えられる。右チャネル入力信号Ri及び右チャネル出力信号Roの類似の処理が第３及び第４前処理手段504及び506と第２可制御スイッチ516と一緒に第２比較器512により実行される。この例においては前処理手段504は検波器を具え、且つ前処理手段506は整流器を具えている。加算手段518においては、加算手段518へ加えられた二つの信号のうちの大きい方が検波器520へ伝えられる。検波器520の出力信号はその後信号VLから引き出された信号から減算され、それが今度は設定ポリュームレベルの表現となる。その減算により生じた信号はそれから増幅手段524により増幅され、且つ図３のステレオ増強回路10へ供給されるべき制御信号αとなる。信号VLから引き出された信号はその上で増幅手段20における増幅が非線形になるしきい値である。この信号は次のように信号VLから引き出されてもよい。所定のボリュームレベル設定において、どの振幅で増幅手段20へ加えられる入力信号が非線形に増幅されるかが経験的に又は理論的に決定される。これがその所定のボリュームレベル設定において入力信号により超えられ得ないしきい値に帰着する。新しい（異なる）ボリュームレベル設定において、このしきい値は所定のボリュームレベル設定と新しいボリュームレベル設定との間の差を用いて再計算され得る。かくして、新しいボリュームレベル設定が６dB低い場合には、しきい値はそれに対応して６dBだけ増大されねばならない。この方法において、これらのピーク値がしきい値を超えた場合に、左チャネル出力信号Loと右チャネル出力信号Roとのピーク値がαの値を減らす。選択的ピーク検出器の使用が、それが効果を有する場合に、すなわち左チャネル出力信号Lo及び右チャネル出力信号Roが左チャネル入力信号Li及び右チャネル入力信号Riよりも大きい振幅を得た場合にのみ、αが低減されることを保証する。これが行われなかった場合には、αが歪み低減になんらの正の効果を有しない場合にさえも、αが低減されるだろう。幾らかの入力信号に対してαの低減が出力信号レベルの増大となり得ることさえもあり得���。これは左及び右チャネル入力信号の間の位相差に依存する。この結果は不安定なフィードバックループとなり得るが、先に記載されたような選択的ピーク検出器が用いられる場合には回避される。これらの選択的ピーク検出器は、この低減から有利な効果が期待され得ない場合にαの低減を妨げるために、図２の制御手段50内にもまた好都合に用いられ得る。前処理手段500、502、504、506及び508はまた前述の整流又は検波以外の処理、例えば平均化又はピーク検出等を具えてもよい。検波器520はまたピーク検出、平均化等のような他の処理により置き換えられてもよい。増幅手段524はαを制御するためのフィードバックループ内に十分なループ利得を与えるために用いられる。このフィードバックにより、検波器の時定数が明らかに低減される。しかしながら、フィードバックループが開いている場合、すなわち可制御スイッチ514と516とが、それぞれ左チャネル出力信号Loと右チャネル出力信号Roとを通すように付勢されない場合には、それらの時定数はそれらの正常値に現れる。このことがそのシステムの長い設定時間となり得る。それ故に、フィードバックループが開の場合に検波器の時定数、特に検波器520の時定数を低減することが望ましくなり得る。αを引き出すための他の方法も用いられ得る。例えば、左チャネル出力信号Losと右チャネル出力信号Rosとは、それから制御信号αを引き出すために、群Ａ、Ｂと群Ｃ信号との双方又はいずれか一方とのあらゆる組み合わせで用いられてもよい。制御信号αは図４の増幅器524を追従する低域通過フィルタ（図示せず）を組み込むことにより、付加的な円滑化を受けてもよい。図３の実施例においては、制御信号αは制御信号αの発生のフィードバック性により、少しだけ遅れて普通発生される。必要なら、これは増幅器20の前に遅延を挿入することにより比較されてもよい。本発明はまた、増幅器20の増幅がそれ以上では非線形になるレベルへ出力信号が到達するようにαを増大することにより、αを増大するために用いられてもよい。この方法において「信じられない音響（Incredible Sound）」効果が最大にされ得る。
図５は、例えば、テレビジョンセット又はいわゆるマルチメディアオーディオ・ビジュアルシステムの形で、オーディオ・ビジュアル再生システムのための一実施例を示している。このオーディオ・ビジュアル再生システムは、ビデオ画像を表示するための画像表示スクリーン72を収容するキャビネット70を具えている。その画像表示スクリーン72の左に対して左チャネル拡声器30が位置決めされている。右チャネル拡声器40はその画像表示スクリーン72の右に対して位置決めされている。その左チャネル拡声器30と右チャネル拡声器40とが図２又は３に示された立体音響のオーディオ信号処理装置により制御される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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