(57)【要約】【課題】多チャンネルオーディオシステムにおいて使用する信号処理システムを提供する。【解決手段】信号処理システムは第１のオーディオ信号を有する第１のチャンネルを備える。少なくとも第２のオーディオ信号を有する第２のチャンネルを設ける。第１のチャンネルの信号レベル閾値に応答し、閾値以上のときに上記第１のチャンネルオーディオ信号の一部を少なくとも第２のオーディオチャンネルに混合する処理装置を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多チャンネルオーディオシステムにおいて使用する信号処理システムにおいて、
（ａ）第一のオーディオ信号を有する第一のチャンネルと、
（ｂ）第二のオーディオ信号を有する少なくとも第二のチャンネルと、
（ｃ）上記第一のチャンネルにおける信号レベル閾値に応答し、この閾値以上のときに上記第一のチャンネルのオーディオ信号の一部を上記少なくとも第二のチャンネルのうち少なくとも１つに混合する処理装置と、
を備える信号処理システム。
【請求項２】
第三のオーディオ信号を有する少なくとも第三のチャンネルを更に備え、
上記信号処理装置は少なくとも第一のチャンネルにおける信号レベル閾値に応答しこの閾値以上のときに上記第一のチャンネルのオーディオ信号の一部を少なくとも上記第二と第三のオーディオチャンネルに混合することを特徴とする、請求項１記載の信号処理システム。
【請求項３】
上記第一、第二及び第三のオーディオチャンネルは各々対応する第一、第二及び第三のスピーカーを有し、これらのスピーカーは聴音位置からの各々第一、第二及び第三方向ベクトルに対応する聴音環境に配置され、上記第一のスピーカーは上記第一の方向ベクトルに沿って上記第二と第三のスピーカーの間に配置されることを特徴とする、請求項２記載の信号処理システム。
【請求項４】
３以上のオーディオチャンネルを表す３以上の対応するスピーカーを聴音環境に配置して上記第一のオーディオチャンネル及び対応するスピーカーが聴音位置からのユニークな方向ベクトルを表して聴者に実音像を表すようにし、
上記信号処理装置は少なくとも上記第一のチャンネルにおける信号レベル閾値に応答し、この閾値以上のときに少なくとも第一のチャンネルオーディオ信号の一部を少なくとも２つの補助的なオーディオチャンネルに混合することを特徴とする、請求項２記載の信号処理システム。
【請求項５】
上記少なくとも２つの補助的なオーディオチャンネルは、上記実音像に対応する仮想音像により第一方向ベクトルに沿う上記実音像を強化することを特徴とする、請求項４記載の信号処理システム。
【請求項６】
上記信号閾値に対応する上記第一チャンネルに適用してこの第一チャンネルにおける信号レベルを所定量に制限する信号制限機能を更に備える請求項１記載の信号処理システム。
【請求項７】
上記信号閾値に対応する上記第一チャンネルに適用してこの第一チャンネルにおける信号レベルを所定量に制限する信号制限機能を更に備える、請求項２記載の信号処理システム。
【請求項８】
上記信号閾値に対応する上記第一チャンネルに適用してこの第一チャンネルにおける信号レベルを所定量に制限する信号制限機能を更に備える、請求項３記載の信号処理システム。
【請求項９】
上記信号閾値に対応する上記第一チャンネルに適用してこの第一チャンネルにおける信号レベルを所定量に制限する信号制限機能を更に備える、請求項４記載の信号処理システム。
【請求項１０】
多チャンネルオーディオシステムにおいて使用される信号処理システムにおいて、
Ｎ（ここにＮ＞１）個のチャンネルと、
各チャンネルに対応するオーディオ信号と、
上記信号レベル閾値に応答し、任意のチャンネルがこの信号閾値に達したときにこの信号閾値に達したチャンネルにおけるオーディオ信号の少なくとも一部を上記多チャンネルシステムにおける少なくとも１つの他チャンネルに経路変更する信号処理装置と、
を備える信号処理システム。
【請求項１１】
上記Ｎ個のチャンネルのうち上記信号閾値に達した任意数のチャンネルについてそのオーディオ信号の少なくとも一部を多チャンネルオーディオシステムにおけるＮ個のチャンネルのうち任意数の他チャンネルに経路変更することを特徴とする、請求項１０記載の信号処理システム。
【請求項１２】
上記信号閾値に達したチャンネルに適用してこれらのチャンネルにおける信号レベルを所定の量に制限する信号制限機能を更に備える、請求項１０記載の信号処理システム。
【請求項１３】
上記信号閾値に達したチャンネルに適用してこれらのチャンネルにおける信号レベルを所定の量に制限する信号制限機能を更に備える、請求項１１記載の信号処理システム。
【請求項１４】
上記信号閾値は信号閾値に達したチャンネルに関連する増幅器のクリッピングレベルに関係することを特徴とする、請求項１記載の信号処理システム。
【請求項１５】
上記信号閾値は信号閾値に達したチャンネルに関連する増幅器のクリッピングレベルに関係することを特徴とする、請求項１０記載の信号処理システム。
【請求項１６】
上記信号閾値は信号閾値に達したチャンネルに関連するスピーカーの偏位限界に関係することを特徴とする、請求項１記載の信号処理システム。
【請求項１７】
上記信号閾値は信号閾値に達したチャンネルに関連するスピーカーの偏位限界に関係することを特徴とする、請求項１０記載の信号処理システム。
【請求項１８】
上記信号閾値は周波数に依存することを特徴とする、請求項１記載の信号処理システム。
【請求項１９】
上記信号閾値は周波数に依存することを特徴とする請求項１０記載の信号処理システム。
【請求項２０】
上記信号閾値は信号閾値に達したチャンネルに関連するスピーカーの温度条件に関係することを特徴とする、請求項１記載の信号処理システム。
【請求項２１】
上記信号閾値は信号閾値に達したチャンネルに関連するスピーカーの温度条件に関係することを特徴とする、請求項１０記載の信号処理システム。
【請求項２２】
上記信号閾値は信号閾値に達したチャンネルに関連する過負荷に対応することを特徴とする、請求項１記載の信号処理システム。
【請求項２３】
上記信号閾値は信号閾値に達したチャンネルに関連する過負荷に対応することを特徴とする、請求項１０記載の信号処理システム。
【請求項２４】
上記信号閾値は信号閾値に達したチャンネルに関連する所定の歪みレベルに関係することを特徴とする、請求項１記載の信号処理システム。
【請求項２５】
上記信号閾値は信号閾値に達したチャンネルに関連する所定の歪みレベルに関係することを特徴とする、請求項１０記載の信号処理システム。
【請求項２６】
上記信号閾値に達した少なくとも１つのチャンネルは少なくとも１つの他のチャンネルに対し位相進み特性を有することを特徴とする、請求項１記載の信号処理システム。
【請求項２７】
上記信号閾値に達した少なくとも１つのチャンネルは少なくとも１つの他のチャンネルに対し位相進み特性を有することを特徴とする、請求項１０記載の信号処理システム。
【請求項２８】
上記信号閾値に達した少なくとも１つのチャンネル以外の少なくとも１つの他チャンネルは上記信号閾値に達した上記少なくとも１つのチャンネルに対し時間遅れを有することを特徴とする、請求項１記載の信号処理システム。
【請求項２９】
上記信号閾値に達した少なくとも１つのチャンネル以外の少なくとも１つの他チャンネルは上記信号閾値に達した上記少なくとも１つのチャンネルに対し時間遅れを有することを特徴とする、請求項１０記載の信号処理システム。
【請求項３０】
信号処理システムで再生する記録媒体を更に有し、この記録媒体は、記録媒体に含まれるプログラム素材に対して適用する信号レベル閾値を定義するプリセットコードを含むことを特徴とする、請求項１又は１０記載の信号処理システム。
【請求項３１】
信号処理システムで再生する記録媒体を更に有し、この記録媒体は、記録媒体に含まれるプログラム素材に対して適用する信号レベル閾値を定義するプリセットコードを含み、このプリセットコードは再生に使用するオーディオシステムの特定タイプに基づき予想閾値として任意のプリセットレベルを含むことを特徴とする、請求項１又は１０記載の信号処理システム。
【請求項３２】
信号処理システムで再生する記録媒体を更に有し、この記録媒体は、記録媒体に含まれるプログラム素材に対して適用する信号レベル閾値を定義するプリセットコードを含み、このプリセットコードは使用するオーディオシステムの自動評価を可能にする診断プログラムを上記記録媒体に事前に記録したプログラミングの一部として更に含み、この診断テストシーケンスを実行することにより適正な閾値を求めることを特徴とする、請求項１又は１０記載の信号処理システム。
【請求項３３】
上記信号処理装置は、上記信号閾値に順次達した多チャンネルからのオーディオ信号の少なくとも一部を多チャンネルオーディオシステムにおける他チャンネルに順次経路変更することを特徴とする、請求項１０記載の信号処理システム。
【請求項３４】
各チャンネルがオーディオ信号を有する多チャンネルを含む多チャンネルオーディオシステムの音響出力を見かけ上増大させる信号処理方法において
（ａ）上記多チャンネルサウンドシステムにおける少なくとも１つのチャンネルに関連する少なくとも１つの信号を選択するステップと、
（ｂ）信号レベルに対して所定のパラメータ閾値を選択するステップと
（ｃ）信号が上記所定のパラメータ閾値に達したとき上記多チャンネルサウンドシステムにおける少なくとも１つのチャンネルに関連するオーディオ信号の一部を上記多チャンネルサウンドシステムにおける少なくとも１つの他チャンネルに配信するステップと、
を有する信号処理方法。
【請求項３５】
信号が所定のパラメータ閾値に達した少なくとも１つのチャンネルに関連するオーディオ信号に制限機能を与えるステップを更に有する、請求項３４記載の信号処理方法。
【請求項３６】
ａ）第一のオーディオチャンネル及び対応するスピーカーが聴音位置からのユニークな方向ベクトルを表して聴者に対し実音像を表すようにして、多チャンネルサウンドシステムにおいて聴音環境に配置される少なくとも３つのスピーカーにより表される少なくとも３つのチャンネルの少なくとも３つの信号を選択するステップと
ｂ）上記所定の閾値を超えた上記第一のオーディオチャンネルからの信号の一部を少なくとも２つの残りの信号チャンネルと混合するステップを更に有する、請求項３４記載の信号処理方法。
【請求項３７】
記録媒体に含まれる記録素材の再生に先立ち、所与の多チャンネルサウンドシステムに対する上記所定の閾値を事前に割り当て可能な埋設コードを含む記録媒体を準備するステップを更に有する、請求項３４記載の信号処理方法。
【請求項３８】
診断手続きを所与の多チャンネルサウンドシステムに適用して、記録媒体に含まれる記録素材の再生に先立ち、所与の多チャンネルサウンドシステムに対する上記所定の閾値を事前に割り当て可能な埋設コードを含む記録媒体を準備するステップを更に有する、請求項３７記載の信号処理方法。
【請求項３９】
多チャンネルオーディオシステムにおいて使用する信号処理システムにおいて、
（ａ）第一のオーディオ信号を有する第一のチャンネルと、
（ｂ）第二のオーディオ信号を有する少なくとも第二のチャンネルと、
（ｃ）上記第一のチャンネルに適用可能な信号レベル閾値に応答し、この閾値以上のときに上記第一のチャンネルが有するオーディオ信号の一部を上記少なくとも第二のチャンネルに混合する処理装置と、
を備える信号処理システム。
【請求項４０】
第三のオーディオ信号を有する少なくとも第三のチャンネルを更に備え、
上記信号処理装置は、少なくとも第一のチャンネルにおける信号レベル閾値に応答し、この閾値以上のときに上記第一のチャンネルが有するオーディオ信号の一部を上記少なくとも第二と第三のチャンネルに混合することを特徴とする、請求項３９記載の信号処理システム。
【請求項４１】
聴音位置から各々第一、第二及び第三の方向ベクトルに沿って聴音環境に配置した少なくとも第一、第二及び第三の対応するスピーカーを有する少なくとも第一、第二及び第三のオーディオチャンネルを更に備え、上記少なくとも第一のオーディオチャンネルに対応する少なくとも第一のスピーカーは上記第二、第三のスピーカーの間における方向ベクトルに配置されることを特徴とする、請求項４０記載の信号処理システム。
【請求項４２】
上記３以上のオーディオチャンネルは聴音環境に配置した３以上の対応するスピーカーを含み、任意の第一のオーディオチャンネル及び対応するスピーカーが聴者位置からユニークな方向ベクトルを表し、上記任意の第一のオーディオチャンネル及び対応するオーディオスピーカーは少なくとも２つの他の補助的なオーディオチャンネルを有し、これらの対応するスピーカーは上記第一のオーディオチャンネルの方向ベクトルから時計回り及び反時計回りに変位した位置において聴音位置からの方向ベクトルを有し、
上記信号処理装置は少なくとも上記任意の第一のチャンネルにおける信号レベル閾値に応答し、この閾値以上のときに少なくとも任意の第一チャンネルにおけるオーディオ信号の一部を上記少なくとも２つの補助的なオーディオチャンネルに混合することを特徴とする、請求項４１記載の信号処理システム。
【請求項４３】
上記信号閾値に対応する上記第一のチャンネルに適用する信号制限機能を更に備える、請求項３９記載の信号処理システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の属する技術分野
本発明は、多チャンネルサウンドシステムに関する。特に、本発明は多チャンネルサウンドシステムにおける電力分配に関する。
【０００２】
従来の技術
今日の家庭用娯楽産業において高忠実性（ハイファイ）サウンドや空間的に正確なサウンドは極めて重要である、サラウンドサウンドシステムはサウンド再生のための支配的な分配システムである。代表的にサラウンドサウンドシステムは５以上のチャンネルと少なくとも１つのウーファー（低音）又はサブウーファー（重低音）チャンネルを有する。一般にサラウンドサウンドシステムは前面中央チャンネルを音声とプログラムソースにおける支配的なサウンド用に、又は中央に音像を形成することを意図するサウンド用に使用する。追加のチャンネルは特殊効果又は前面中央以外の音像定位や空間移動のためのその他のサウンド用に使用する。視聴者又は聴者の後方チャンネルは視聴者の後方から近づくサウンドをシミュレーションするのに使い、周囲サウンド、空間的サウンド又は背景的サウンドを提供する。このタイプのスピーカー構成によれば視聴者又は聴者は左側から右側、更には後方からの仮想のジェット機や宇宙船の飛行音を聴くことができる。
【０００３】
サラウンドサウンドシステムは音量キューを使用して仮想的な動きを提供できる。ジェット機音の場合、ジェット機が遠くに離れているときは、聴者は静かな音を聴く。ジェット機が近づくにつれ、スピーカーの出力は増大し最大音量に達しその後ジェット機が過ぎ去るにつれ音は減少する。方向キューは最大の出力音を出力するスピーカーにしばしば支配される。ほとんどのプログラムソースはサウンドの方向又はサウンドへの動きを達成するため、所与の時点で特定のチャンネルに大きな信号レベルを供給する傾向を有する。
【０００４】
この種のシステムが持つ１つの欠点は、１つのチャンネルに積み上がる高い強度の信号により、あるいはチャンネルからチャンネルへと移動する高レベルの方向性信号により１又はそれ以上のチャンネルが過負荷駆動状態に陥ることである。信号がスピーカー又は増幅器の最大信号レベル閾値を超えると、サウンドは歪み、レベルは制限される。従来のシステムは、過負荷が生じないようにシステムのサイズと電力容量を大きくして大きな出力を発生できるようにすること以外に、この問題に対する解決策を持ち合わせていない。これは非常にコストがかかり、家庭環境に設置するのに実施できないような大きなシステムが必要となる。
【０００５】
要約
多チャンネルオーディオシステムにおいて使用する信号処理システムを提供する。信号処理システムは第１のオーディオ信号を有する第１のチャンネルを備える。少なくとも第２のオーディオ信号を有する第２のチャンネルを設ける。第１のチャンネルの信号レベル閾値に応答し、閾値以上のときに上記第１のチャンネルオーディオ信号の一部を少なくとも第２のオーディオチャンネルに混合する処理装置を設ける。
【０００６】
本発明の詳細な側面によれば、本システムは多チャンネルオーディオシステムにおいて使用される信号処理システムを含む。本システムはＮ（ここにＮ＞１）個のチャンネルと各チャンネルに対応するオーディオ信号を有する。各チャンネルに関連する信号レベル閾値がある。信号処理装置は信号レベル閾値に応答し、任意のチャンネルが信号閾値に達したときに、このチャンネルのオーディオ信号の少なくとも一部を多チャンネルオーディオシステムにおける少なくとも１つの他チャンネルにルート付けする。
【０００７】
本発明のもう一つの側面によれば、各チャンネルがオーディオ信号を有する多チャンネルを含む多チャンネルサウンドシステムの音響出力を見かけ上増大させる信号処理方法が提供される。最初のステップにおいて多チャンネルサウンドシステムにおける少なくとも１つのチャンネルの少なくとも１つの信号を選択する。もう１つのステップでは信号レベルに対応する所定のパラメータ閾値を選択する。更なるステップでは多チャンネルサウンドシステムにおける少なくとも１つのチャンネルに関連するオーディオ信号が上記所定のパラメータ閾値に達したときこのオーディオ信号の一部を多チャンネルサウンドシステムにおける少なくとも１つの他チャンネルに配信する。
【０００８】
本発明の追加的特徴及び利点は例として本発明の諸特徴を全体として図示する添付図面を参照してなされる以下の詳細な説明の記載から明らかとなる。
【０００９】
詳細な記述
本発明の諸原理に対する理解を深める目的で、以下、図に示す例示実施形態を参照し、これらを特定の言語を用いて説明する。にもかかわらず、本発明の範囲をこれによって制限することは意図するところではない、と解されなければならない。本開示を知悉した当業者が想到するところの、本書において説明した本発明の諸特徴に対する任意の代替形態及び変形形態、ならびに本書において説明した発明の諸原理に対する任意の追加的応用は本発明の範囲内であると解すべきである。
【００１０】
図１に本発明による多チャンネルサウンドシステムにおける動的電力分配回路の１実施例の回路図を示す。多チャンネルサウンドシステムは３又はそれ以上のチャンネルを含み、任意の１チャンネルについてそのチャンネルの両側に方向ベクトルとサウンド出力を有する２つの対応チャンネルが設けられる。
【００１１】
図１において、チャンネル信号１０は加算増幅器に入る。過負荷信号が発生するとその信号は対応するチャンネル入力１４に入力される。チャンネル原信号を過負荷信号に加算してチャンネル１の増幅器１６に送る。原信号又は合成信号は何らかの時点でそのチャンネルを過負荷状態にすることがあり得る。第一チャンネルについて増幅器過負荷等の特定の信号閾値が発生したときに第一チャンネルの出力を制限しこのチャンネルの信号の増加分を第一チャンネルの両側に設けた２つの対応するチャンネルに経路変更する。これに対し、従来のシステムでは過負荷が発生すると、負荷１８すなわちオーディオ変換器に供給するより前に増幅器により信号がクリップされ歪む。
【００１２】
本システムでは差動増幅器２０を用い、第一入力としてチャンネル１の出力、第二入力として加算増幅器１２出力を受け取るようにする。差動増幅器の出力は増幅器１０に入ってくる信号と増幅器１０から出て行く信号との差であり、すなわち過負荷になっているチャンネルの過負荷部分の信号量である。差動増幅器は利得１であるのが好ましいが、他の利得を使用することもできる。利得は増幅信号を対応するチャンネルに配信する必要が生じたときにのみ差動増幅器に組み込まれる。例えば、対応するオーバーフロー用チャンネルが原スピーカーより聴者から離れた位置にあるときに利得を使用する。
【００１３】
差動増幅器２０からの信号は少なくとも１つの対応する他チャンネルに送る。図１では差信号をチャンネル２と３（４０と４２）に送っている。チャンネル２と３の加算増幅器３２、３６は自身のチャンネル入力３０、３４を差動増幅器出力２２ａ、２２ｂと合成（加算）する。ついで加算出力をチャンネル２と３（４０と４２）に送る。したがって、本システムは、任意のチャンネル過負荷によって制限を受けることはなく、かつサウンドの方向性を実質上保つことができる。チャンネル２と３についてもその過負荷信号を自身の差動増幅器４４、４６を介して他チャンネルに転送することができる。図では、回路をアナログ回路で示しているが、デジタル信号処理装置（ＤＳＰ）として、あるいは同じデジタル機能を有するソフトウェアとして実現することもできる。
【００１４】
各チャンネルは限界閾値を有しており、信号がこの閾値に超えると、この閾値より上又は近くの信号を他のチャンネルに転送する。限界閾値は増幅器クリッピング、変換器の偏位限界、周波数依存限界、温度限界等（これらには限定されないが）に基づくものである。
【００１５】
ソースチャンネルは対応する補助的なチャンネルに比べ位相進みを持つようにすることができ、これにより音響心理学的な方向キューを更にサポートする。聴者は補助的チャンネルより前にソースチャンネルを聴くので聴者がソースチャンネルをそのサウンドの方向源として聴くという音響心理学的な効果が更に強化される。補助的なチャンネルは音量に影響を与えるがこれらのチャンネルはごく短時間後に聴こえるのでユーザーは補助チャンネルからの方向性を心理的にフィルター除去する。所要の位相進みを得るため、遅延回路をチャンネル間に設けるか又は差動増幅器に一部として含めることができる。
【００１６】
経路変更した信号を受け取る第二又は第三のチャンネルも信号閾値に達したときはその過負荷信号を分割して１又はそれ以上の追加チャンネルに経路変更することができる。本発明を５チャンネルシステムに適応した場合においてチャンネル１が過負荷になったときは、過負荷以上の信号部分をチャンネル２と３に経路変更する。過負荷閾値に達したチャンネルの利得を制限、圧縮又は減少させて、そのチャンネルの音の歪みを制限することは更なる利点がある。チャンネル２又は３が過負荷になったときはその信号の一部をチャンネル４及び／又は５に経路変更する。多数の経路変更により方向性が若干損なわれるが、このことは、多数の経路変更は音が非常に大きいときにしか発生しないという事実及び若干の方向性の誤差はそれほど重要でないという事実によって償われる。一般に方向性のずれに比べ音の歪みの方が目立ち耳障りである。したがって方向性に若干のずれが生じるという代償を払っても音の歪みを消去する方が遙かに重要である。したがって本発明の一実施例はチャンネル過負荷による音の歪みを実質上消去し、同時に正確に知覚される方向キューを維持することができる。
【００１７】
更なる閾値検出器を設けてチャンネル１が限界になったときにこの限界点においてチャンネル３よりチャンネル２の方により多くのチャンネル１の信号が分配されるようにすることができる。したがって、信号を他の２チャンネルに分配するときにチャンネル３に送るよりも多くの信号をチャンネル２に送る。例えば、チャンネル１が右全面チャンネルで、チャンネル２が中央チャンネルで、チャンネルが右サラウンドチャンネルであるようなケース等ではこれにより正確な空間的音像位置を保つことができる。この非対称混合はチャンネル２の方がチャンネル３より強力なチャンネルで過負荷になる前により多くの信号に対応できるような場合にも有効である。２つの補助的な他チャンネルに対する位相進みをソースチャンネルに持たせ、換言するとソースチャンネルに対する遅延時間を補助チャンネルに持たせ、あるいはその他の既知の音響心理学的特性を適用することによりチャンネルにおける方向性キューを維持することができる。比率分配回路を差動増幅器回路に設けることができる。これにより、信号のより多くの比率を前方スピーカーに送り小さな比率を後方スピーカーに送ることができ、その逆も可能である。
【００１８】
動的電力分割構成を使用することによりスピーカーシステムのコストを削減することもできる。各スピーカー又は増幅器チャンネルに最大出力を担うのに十分な能力を持たせる代わりに各チャンネル又はスピーカーを小さくして低い能力のものにすることができる。信号が小さなスピーカーに対する信号閾値を超えたときに信号の増加分を他の関連チャンネルに経路変更する。この方法によれば、低出力スピーカー及び／又は低増幅器電力を含む全体として小さなシステムを使用してより大きなシステムで得られるサウンド出力と見かけ上同量のサウンド出力を提供することができる。
【００１９】
図２に図１のチャンネル１〜３に含まれる素子の回路図を示す。オーディオ信号６０はチャンネル１６に入り、利得制御増幅器６２を通る。ついで出力増幅器６４が信号を増幅する。差動増幅器６６は出力増幅器の入力信号７１と出力信号７２の差を比較する。出力増幅器がクリップ又は過負荷になり始めると出力信号は入力信号よりも小さくなる。このとき差動増幅器は出力増幅器の入出力間の差に基づいて差信号を利得制御増幅器に送る。利得制御増幅器は可変素子（例えば、可変抵抗）を含んでおり、この可変素子が差動増幅器からの入力にしたがって信号を所定レベルに保持し信号をそれ以上クリッピングされないようにする。例えば、出力増幅器が１％の歪みを発生し始めると利得制御増幅器は増幅器の利得を減らすことができる。これにより出力増幅器のクリッピングが抑制される。整流回路６８は差動増幅器から与えられる差動信号の絶対値を発生する。これにより、信号の正と負部分の双方が正の利得制御を受け歪み及び／又はクリッピングを減少させる。差動信号を利得制御増幅器に与える前にフィルター７０を用いてフィードバック回路からノイズを除去する。
【００２０】
第一チャンネルが他チャンネルに電力を転送し始めるときの限界閾値は、信号周波数、温度特性、変換器の偏位限界、増幅器クリッピング、変換器の物理的特性、変換器の温度特性、増幅器の温度依存性、増幅器の信号依存性、増幅器の電力依存性、信号又はシステムの部品に影響を与える同様なその他の現象に基づいて定めることができる。図２ａに、増幅器クリッピング以外の閾値パラメータを検出できる回路を示す。利得制御増幅器６２は入力信号を受け取りそれを出力増幅器６４に送り、出力増幅器６４は出力信号７２を負荷に送る。このケースでは利得制御増幅器は増幅器フィードバックによって制御されるのではなく利得制御回路７４により制御される。利得制御回路が発生する信号又は電圧は限界閾値センサ７６によって決まる。限界閾値センサは物理的な環境センサ、歪みゲージセンサ、温度センサ、信号センサ又は電圧センサであり得る。
【００２１】
例えば変換器の偏位限界を最大限界閾値として定める場合には、センサを変換器（例えばスピーカーコーン）に設けて、変換器が損傷を受ける前の最大の物理的変位に近づくことを判定する。この最大変位は変換器の最大安全電圧閾値に基づいて測定することもできる。電圧が変換器を損傷する最大電圧に近づいたら利得制御回路により利得制御増幅器の利得を減少させる。温度センサや最大周波数センサの場合にも限界閾値センサは同様に動作する。信号は動作素子の温度に基づいて制限することもできる。
【００２２】
図３は電力分割ステアリング論理を有する多チャンネルシステムの回路図である。図１と図２に示すアナログ回路はデジタル信号処理チップ（ＤＳＰ）８０で実現することができる。第一入力８２は加算回路８４において他チャンネルからの過負荷信号８８と加算される。ついで入力信号はチャンネル１（８６）を通って電力分割（分配）ステアリング論理に入力される。チャンネル１が過負荷になり始めるとその過負荷信号が加算回路８４ａ、８４ｂを介してチャンネル２又は３に転送される。過負荷信号の部分を加算回路８４ｃ、８４ｄを介してチャンネル３と４に転送することもできる。
【００２３】
１つのチャンネルからの過負荷信号を多チャンネルの間で分割する方法は幾通りかある。１つの方法は、一次チャンネルに対応する２又はそれ以上のチャンネルを選びこれらのチャンネルの中で信号を等しく分割する。もう１つの方法は２以上のチャンネルの物理的な位置に基づいてこれらのチャンネル間で信号を分割する。例えば、後方スピーカーには前面スピーカーよりも少ない出力を分配することができる。所与のチャンネルについて１、２、３又はそれ以上のチャンネルを対応するチャンネルとして持たせることもできる。例えば、チャンネル１はその信号をチャンネル５あるいはチャンネル３、４及び５に転送することができる。過負荷に関する構成は、使用できるチャンネル数、所与の時点で存在する過負荷の量及びシステムが提供しようとする音像に依存する。もちろん、この装置の好ましい実施例は信号の過負荷部分を他の２チャンネルに経路変更する。
【００２４】
動的電力分割は、２スピーカーステレオシステムに使用することができる。第一チャンネルが過負荷信号閾値に達したら、閾値を超える電力を第二チャンネルに転送する。同様に、多チャンネルシステムにおいても所定の閾値を超えた電力を２チャンネルの間で分割するのではなく１チャンネルのみに転送することができる。これによって、過負荷による音の歪みが改善するが、閾値を超える信号レベルを少なくとも２つの追加チャンネル、好ましくは２つの追加チャンネルの間に物理的に配置される一次チャンネルの両側にスピーカーを有する２つの追加チャンネルに混合する方が更に好ましい。
【００２５】
代わりに、所望の方向性に基づき電力を３又はそれ以上の他チャンネルに経路変更することができる。例えば、いくつかのチャンネルと変換器を順次物理的に積み上げることができる。第一チャンネルが過負荷になり始めたら、その信号を第一スピーカーの上に乗せた第二スピーカーに転送することができる。これにより、方向性を維持できると共に所要の歪みのないより強い信号を得ることができる。スピーカーが最大レベルで駆動される時間はごく一部分に限られるので１つの大きなスピーカーに代えて２つの小さなスピーカーを使用することによりスペースとコストを節約できる。
【００２６】
図４に中央チャンネルに対する電力分割を示す。中央チャンネル４１０に供給する信号が閾値、過負荷、又はクリッピングポイントに達したら、信号を反時計回り側の前面チャンネル４６０と時計回り側の前面チャンネル４２０との間で対称に分割してこれらのチャンネルに転送することができる。換言すると、閾値を超える部分の信号量を左チャンネル４６０と右チャンネル４２０に経路変更する。信号を対称に分割しているので音像が中央チャンネル又は変換器からずれるのを実質上防止できる。前面の２つのサイドチャンネルを中央チャンネルの隣に対称に配置することはごく普通に行われることであるのでこの方向維持は可能である。３つのチャンネルが分割した過負荷信号を再生するとき、中央チャンネルの出力能力よりも大きな仮想音源４１２が形成される。前面の左右のチャンネルが過負荷になったときは、これらのチャンネルの信号を右４３０と左４５０のサラウンドサウンドチャンネルとこれらの変換器に経路変更することができる。ある種のサラウンドサウンドシステムは、オプションとして６番目の後方スピーカー４４０を含み、この６番目のチャンネルを用いてサラウンドサウンドチャンネルからの過負荷信号を転送先として受け取ることができる。逆に、６番目のチャンネルが過負荷になったときはその過負荷信号を隣のサラウンドチャンネルに転送することができる。６番目のチャンネルからの転送によりサラウンドチャンネルも過負荷になったときは他のチャンネルを選択して全体のサウンド出力を上げることができる。更に、システムは信号の過負荷部分をシステムに設けた１又はそれ以上のサブウーファーに転送することができる。図４における実線の矢印４７０は閾値に達したスピーカーの一次出力方向を表しており、破線のベクトル４８０、４９０は補助スピーカーの方向出力とキューを表している。破線ベクトルを合成すると実線方向の仮想方向ベクトルとなるので元の方向ベクトルは移動しない。
【００２７】
図５はサイドチャンネルに対する電力分割を示したものである。過負荷のサイドチャンネルについては音像の空間的位置を保つために異なる処理が行われる。前面右側変換器が過負荷になったときに信号を非対称に分割することができる。過負荷信号の大きな部分を中央チャンネル５１０に送り、過負荷信号の残りの部分を右後方サラウンドチャンネル５３０に送ることができる。前面右側チャンネルに信号の大きな部分を供給することにより音像のずれを減らせる。過負荷信号を対称に分割した場合には、音像が聴者の後方に移動してしまう。このようになる理由は、サラウンド変換器は通常弱く前面スピーカーより遠くに配置されるからである。前の実施例と同様に着目しているスピーカーの左右にあるスピーカーが過負荷になったときは信号をまだ過負荷になっていない隣のスピーカーに経路変更することができる。例えば、図５において後方サラウンドチャンネル５３０が過負荷になったときにこの過負荷信号を１又はそれ以上の他チャンネル５４０、５５０に経路変更することができる。この場合でも仮想音源５１２が形成されるが、実際には図に示すより後方のサウンドスピーカー側にシフトする可能性がある。本発明において音像が若干移動するとしても、このことは信号がクリックして音が歪むのに比べれば問題にならない。人間は顔の前方で動く音に比べ頭の側面で動く音については音響心理学上の知覚レベルが低くなる傾向を示す。
【００２８】
第一チャンネルが他チャンネルに電力を転送し始めるときの限界閾値は種々のパラメータ、例えば、信号周波数、素子の温度特性、スピーカーダイヤフラムの振動変位又は変位、増幅器クリッピング、その他、原信号に影響を与え、システム部品に損傷を与え、性能を変化させ、あるいは局所的な音圧レベルを単一チャンネルの近くにおいて過大にするような現象に基づいて定めることができる。更に、動作閾値はパラメータの組合せであってよく、あるいは所望の音効果を得るための任意の値であってもよい。
【００２９】
第６図を参照して、各チャンネルがオーディオ信号を有する多チャンネルを含む多チャンネルサウンドシステムの音響出力を見かけ上増大させる一般的方法について以下説明する。ステップ６１０で多チャンネルサウンドシステムの中からチャンネル信号を選択する。もう一つのステップ６２０では信号レベルに対応する所定のパラメータ閾値を選択する。更なるステップ６３０において多チャンネルサウンドシステムの少なくても１つのチャンネルのオーディオ信号が所定のパラメータ閾値に達したときこのオーディオ信号の一部を多チャンネルサウンドシステムの少なくても１つの他チャンネルに送る。
【００３０】
図７は、本発明を適用してオーディオソース媒体の記録に先立ちあるいは記録中にオーディオプログラム素材を符号化しておき、ソフトウェア又はハードウェア制御コードを用いて再生するようにするとある種のシステムでは有益であることを示してある（７１０）。再生中において所与のチャンネルが増幅器閾値等のパラメータ閾値に達したとき電力分割機能を起動する（７２０）。パラメータ機能はそのチャンネルの信号レベルを制限しその信号の一部を１以上の他チャンネルに経路変更するステップを実行する（７３０）。この方法は任意のシステムに対する動作として一般化することができ、システムの任意の特定のチャンネルに対する要件を最小化できる。
【００３１】
詳細には、符号化ソフトウェア法によれば特定のオーディオシステムを最適化することができ、あるいはパラメータ閾値を異なる特性を持つ種々のシステムに対する閾値として再適応化するため適応設定することができる。例えば、符号化ソフトウェア又はハードウェアを使用して電力分割を事前にプログラミングする方法は種々の特定アプリケーションで実現することができる。アプリケーションには、（ｉ）閾値を設定し又は試聴のためオーディオ素材の記録又は再録中に事前にプログラミングした閾値を使用する（ｉｉ）再生に使用するオーディオシステムの特定のタイプに基づき任意の適当なプリセットレベルを予想閾値として適用する（ｉｉｉ）記録素材のハードウェア又はソフトウェアの一部として簡単な診断プログラムを組み込むことにより、使用するオーディオシステムの自動評価を可能とし、診断テストシーケンスを実行して適正な閾値を求める、が含まれる。後者のケースでは、ＣＤ、フラッシュメモリー、ハードディスク又はその他の記録媒体に診断シーケンスを記録しておき、診断シーケンスによりシステムハードウェアとスピーカーを検査して必要な特定の閾値を識別する。閾値を定義及び／又は事前に割り当てるその他の方法については上記の例示的説明に基づき当業者には明らかである。
【００３２】
上述した構成は本発明の諸原理の応用例にすぎないと解すべきである。本発明の趣旨と範囲から逸脱することなく多くの変形形態及び代替形態が当業者により想到し得る。特許請求の範囲はこれらの変形形態及び代替形態を含むことを意図している。したがって、本発明を、現時点において本発明の最も実用的で好適な実施形態と考えるものの詳細について図面に示し詳述してきたが、当業者にとって構成のバリエーション、実施、形式、機能、動作態様の変更、組合せ及び使用を限定的ではなく含む数多くの変形形態を特許請求の範囲に記載する発明の諸原理と諸概念から逸脱することなくなし得ることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明に基づく、多チャンネルサウンドシステムにおける動的電力分配回路の好ましい実施例の回路図である。
【図２】
図１におけるチャンネル１〜３の回路図である。
図２ａは増幅器電力クリッピングに加え他のパラメータ閾値を検出できるチャンネル回路の回路図である。
【図３】
デジタル電力分割ステアリング論理を有する多チャンネルシステムの回路図である。
【図４】
中央チャンネルに対する電力分割を示す。
【図５】
サイドチャンネルに対する電力分割を示す。
【図６】
電力分割の一般的方法を示す。
【図７】
電力分割に対するより具体的な方法を示す。
【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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【図６】
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【図７】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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