(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のチャンネルのオーディオ信号を演算処理することによって、合成オーディオ信号を形成するようにしたオーディオ信号処理装置において、
複数のチャンネルのディジタルオーディオ信号を演算する演算手段と、
上記複数のチャンネルのディジタルオーディオ信号のそれぞれのレベルを検出する検出手段と、
上記演算手段における演算処理方式と上記検出手段で検出された上記レベルとに基づいて、合成オーディオ信号がオーバーフローすることを推定し、オーバーフローすることが推定されるときには、上記複数のチャンネルのディジタルオーディオ信号の少なくとも一つのチャンネルのディジタルオーディオ信号の位相を可変する手段とを備えたことを特徴とするオーディオ信号処理装置。
【請求項２】
請求項１において、
上記演算手段は、ダウンミキシングを行うものであることを特徴とするオーディオ信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばＤＶＤ再生装置に適用可能なオーディオ信号処理装置およびオーディオ信号再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、映画館で上映される映画のサウンドトラックの多くは、サラウンド方式が採用されている。特に最近のサラウンドは、マトリクス方式でなくディジタルで記録されたディスクリートなマルチチャンネル方式が採用されており、前後、左右、周辺に自在に音声が動き回り、迫力のある臨場感あふれる音場をつくり出すことができる。
【０００３】
ＤＶＤに代表されるようにマルチメディアに対応して大容量化されたディスク状の記録媒体においては、高画質、高音質の要求を満たすように、記録フォーマットの標準化がされている。例えばＤＶＤでは、ディジタル５．１チャンネルのサラウンドオーディオ信号を記録できる。図３は、そのチャンネル構成と音場の概念を従来から用いられているアナログ／４チャンネル方式と比較して示すものである。
【０００４】
図３Ａがアナログ／４チャンネル方式を示し、アナログ／４チャンネル方式は、Ｌ（前方左）、Ｃ（前方中央）、Ｒ（前方右）、Ｓ（サラウンド）の４チャンネルにより構成される。また、図３Ｂがディジタル５．１チャンネル方式を示し、ディジタル５．１チャンネル方式は、Ｌ（前方左）、Ｃ（前方中央）、Ｒ（前方右）、Ｌｓ（後方左）、Ｒｓ（後方右）の５チャンネルとＬＦＥ（Low Frequency Effect) の０．１チャンネルにより構成される。ＬＦＥは、スーパーウーファを使って再生される超低域成分の再生を受け持ち、情報容量は他のチャンネルの１／１０以下で良いことから０．１チャンネルと称される。
【０００５】
ＤＶＤ再生装置は、ディジタル５．１チャンネル方式に対応するように構成されており、ディジタルの５．１チャンネルのオーディオ信号を再生できる。また、既存の２チャンネルステレオオーディオ方式にも対応できるように、ダウンミキシングを行うオーディオ信号処理装置を有している。そして、ダウンミキシングに際しては、過大な再生オーディオ信号が発生しないように、アナログ再生オーディオ信号の前のディジタル信号の段階で信号レベルを減衰させ、減衰されたディジタル信号を演算し、演算出力をＤ／Ａ変換し、アナログ信号としてからもう一度増幅するようになされる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したディジタル信号の段階で信号を減衰させる方法では、元信号の量子化数よりもＬＳＢ（最下位ビット）側に余裕がないと、信号を減衰させた時点で元信号の情報の欠落が生じる。欠落したままの信号をまた元の信号レベルに戻しても、一度欠落したＬＳＢ側の情報が復元されることがない。すなわち、音楽の細かいニュアンス等が欠如してしまう問題点があった。また、ディジタル信号で減衰させた分、アナログ段で増幅するので、アナログアンプの増幅率を上げる必要が生じ、その結果、アナログ段でのノイズレベルが増加してしまい、全体的にノイズが目立つようになる。この場合、アナログアンプの増幅率を上げないと、聴いていてレベルが低下した印象となる問題が生じる。
【０００７】
従って、この発明の目的は、上述したような音質劣化を生じることなく、ダウンミキシング処理を行うことが可能なオーディオ信号処理装置およびオーディオ信号再生装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以上の問題を解決するために、請求項１の発明は、複数のチャンネルのオーディオ信号を演算処理することによって、合成オーディオ信号を形成するようにしたオーディオ信号処理装置において、
複数のチャンネルのディジタルオーディオ信号を演算する演算手段と、
複数のチャンネルのディジタルオーディオ信号のそれぞれのレベルを検出する検出手段と、
演算手段における演算処理方式と検出手段で検出されたレベルとに基づいて、合成オーディオ信号がオーバーフローすることを推定し、オーバーフローすることが推定されるときには、複数のチャンネルのディジタルオーディオ信号の少なくとも一つのチャンネルのディジタルオーディオ信号の位相を可変する手段とを備えたことを特徴とするオーディオ信号処理装置である。
【０００９】
請求項２の発明は、演算手段がダウンミキシングを行うものである。
【００１１】
この発明では、ディジタル演算によってダウンミキシングを行う時に、演算、合成によってオーバーフローが発生することを推定すると、減衰処理、または位相の可変処理がなされる。常に信号を減衰させるものではないので、下位ビット側の情報が欠落することを防止できる。また、アナログアンプで減衰を補正する必要がなく、ノイズの増加を防止できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明をＤＶＤ再生装置に適用した一実施形態について図面を参照して説明する。図１に示すＤＶＤ再生装置は、オーディオ信号処理装置として、ディジタル・サラウンド・プロセッサ（ＤＳＰと称する）１１を備えている。このＤＳＰ１１により上述したマルチチャンネル・ディスクリート・サラウンド方式のディジタル５．１チャンネルの復号処理、並びにダウンミキシングのための演算処理を行う。
【００１３】
図１において、１で示されるのが再生されるＤＶＤである。ＤＶＤ１は、スピンドルモータ２により回転駆動され、光学ピックアップ３により記録内容が読み出される。光学ピックアップ３からの読み取り出力がＲＦプロセッサ５に供給される。ＲＦプロセッサ５には、ドライブコントローラ７からの制御情報が供給されており、ＲＦプロセッサ５は、ドライブコントローラ７からの制御情報に基づいて読み取ったＲＦ信号をディジタルデータに変換してデータプロセッサに供給する。また、ＲＦプロセッサ５は、トラッキングエラー信号、フォーカスエラー信号、スピンドルサーボ信号を生成し、生成したトラッキングエラー信号、フォーカスエラー信号およびスピンドルサーボ信号をサーボ信号処理部４に供給する。
【００１４】
サーボ信号処理部４は、ドライブコントローラ７からの制御情報に応じてトラッキング制御、フォーカス制御、スピンドル制御を行うと共に、図示せずも、光学ピックアップ３をディスクの径方向に送るスレッド制御をも行う。また、図１において９で示されるのがシステムコントローラであり、システムコントローラ９は、データバスにより接続される各部を集中管理し、制御信号を形成する。システムコントローラ９において形成された制御信号がドライブコントローラ７、デマルチプレクサ８、オーディオデコーダ１０、ＤＳＰ１１およびＭＰＥＧビデオデコーダ１４の各部にそれぞれ供給される。
【００１５】
データプロセッサ６では、ＲＦプロセッサ５の出力に対してＥＣＣ（エラー訂正）処理および暗号解読処理がなされ、データプロセッサ６の出力がデマルチプレクサ８に供給される。デマルチプレクサ８において、データプロセッサ６の出力からビデオストリームとオーディオストリームとが分離され、分離されたビデオストリームがＭＰＥＧビデオデコーダ１４に供給され、オーディオストリームがオーディオデコーダ１０に供給される。
【００１６】
オーディオデコーダ１０において、オーディオストリームがディジタルオーディオ信号／エレメンタリーストリームに変換され、この出力がＤＳＰ１１に供給される。ＤＳＰ１１には、システムコントローラ９からの制御信号が供給される。ＤＳＰ１１は、システムコントローラ９からの制御情報に基づいてオーディオデコーダ１０からのディジタルオーディオ信号／エレメンタリーストリームをディジタル処理して所定のディジタルオーディオ信号を形成する。
【００１７】
具体的には、ＤＳＰ１１において、マルチオーディオ信号のデコード、マルチオーディオ信号の一部である低音を何処のチャンネルに混ぜて出力するかの混合およびフィルタ処理、マルチチャンネルの音源を仮想的に２チャンネルで再現させる演算処理、マルチチャンネルの出力の割り振り等がなされる。また、ＤＳＰ１１においては、後述するようなオーバーフローを回避するための処理もなされる。ＤＳＰ１１からの出力オーディオ信号がＤ／Ａ変換器１２に供給されてアナログオーディオ信号に変換され、このアナログ出力がアンプ１３に供給される。アンプ１３の出力が出力が端子１９から再生オーディオ信号として取り出される。
【００１８】
ＭＰＥＧビデオデコーダ１４に供給されたデマルチプレクサ８において分離されたビデオのデータストリームがＭＰＥＧビデオデコーダ１４においてデコードされる。ＭＰＥＧビデオデコーダ１４の出力がエンコーダ１５に供給される。エンコーダ１５には、モードコントローラ１８からの制御情報が供給されており、エンコーダ１５は、この制御情報に基づいてビデオのディジタルデータをＮＴＳＣ／ＰＡＬ方式のビデオ信号に変換する。モードコントローラ１８には、図示せずも、外部操作部等が接続されており、操作部の設定スイッチの操作状態に応じてモードコントローラ１８において制御情報が形成され、この制御情報がエンコーダ１５およびシステムコントローラ９に供給される。エンコーダ１５の出力がＤ／Ａ変換器１６に供給されてアナログビデオ信号に変換され、このアナログ出力がアンプ１７に供給される。アンプ１７の出力が端子２０から再生ビデオ信号として取り出される。
【００１９】
ＤＳＰ１１においてなされる処理の一つを説明する。ディジタル５．１チャンネルのディジタルオーディオ信号からダウンミキシングして、仮想的に２チャンネルステレオのオーディオ信号で再現する場合には、
Ｌｏ＝Ｌ＋０．７Ｃ＋０．７Ｌｓ        ・・・(1)
Ｒｏ＝Ｒ＋０．７Ｃ＋０．７Ｒｓ        ・・・(2)
の演算によって、２チャンネルのオーディオ信号Ｌｏ，Ｒｏが生成される。
【００２０】
このように、マルチチャンネルの音源を仮想的に２チャンネルで再現させる演算処理は、加算処理である。また、マルチオーディオ信号の一部である低音を何処のチャンネルに混ぜて出力するかの混合およびフィルタ処理も、複雑な合成処理である。従って、各チャンネルではオーバーフローしない信号でも、合成後にはオーバーフローが生じ、合成信号がクリップする。この現象を防止するためにＤＳＰ１１は、オーバーフロー回避処理を行うようになされている。
【００２１】
すなわち、演算処理の前段階において各チャンネルの信号レベルが検出され、演算（合成後）にオーバーフローが生じると推定されたなら、オーバーフローの回避処理がなされる。具体的には、以下の(a) 〜(e) の処理の単独、またはこれらの処理を組み合わせることで、オーバーフローが回避される。
【００２２】
(a) 各チャンネルの信号の上位レベル部分を圧縮する。(b) 全てのチャンネルの演算を行わず、メインのチャンネルのみ演算する。(c) 演算する全チャンネルのレベルを下げる。(d) オーバーフローに対して影響が大きいと判断される信号間の位相をクリップしないように移動する。(e) レベルが大きなチャンネルを重点的に圧縮する。
【００２３】
図２は、ＤＳＰ１１の一例を示す。但し、簡単のため、サラウンドデコーダを省略している。ＤＳＰ１１は、各チャンネル毎に設けられた可変長遅延器２２，３２，・・・と、レベル検出器２３，３３，・・・と、減衰器２４，３４，・・・と、レベル検出器２３，３３，・・・からの検出情報に基づいて可変長遅延器２２，３２，・・・および減衰器２４，３４，・・・を制御するコントローラ２６と、各チャンネルのディジタルオーディオ信号を演算するミキサー２５とにより構成される。なお、実際には、全チャンネル（例えばディジタル５．１チャンネル方式では、６チャンネル）に対応して可変長遅延器とレベル検出器と減衰器とが設けられるが、図２では、簡単のため、２チャンネル分のみ示す。
【００２４】
可変長遅延器２２，３２，・・・は、レベル検出器２３，３３，・・・によるレベル検出とコントローラ２６による制御信号の生成に必要な時間、オーディオ信号を遅延させるもので、固定遅延器でも良い。可変遅延の構成としているのは、上述した(d) のオーバーフロー回避処理を可能とするためである。また、各チャンネルに対して設けられ、減衰器２４，３４，・・・によって、他のレベル方向のオーバーフロー回避処理(a) 〜(c) および(e) を行うことができる。
【００２５】
図２において２１で示す入力端子からの第１のチャンネルのディジタルオーディオ信号が可変長遅延器２２およびレベル検出器２３に供給される。レベル検出器２３において、第１のチャンネルのディジタルオーディオ信号レベルが検出される。この検出信号がコントローラ２６に供給される。同様に、他のチャンネルのディジタルオーディオ信号のレベルも検出され、検出信号がコントローラ２６に供給される。
【００２６】
コントローラ２６およびミキサー２５には、端子２８を介して外部からの制御信号が供給される。この制御信号は、ミキサー２５でなされる演算処理、言い換えるとダウンミキシングの方式を指定する。すなわち、既存の２チャンネルステレオにダウンミキシングするのか、または既存のサラウンド方式にダウンミキシングするのかを制御信号が指示する。コントローラ２６は、ダウンミキシングの演算処理の方式と、各チャンネルのレベル検出信号とに基づいて演算結果がオーバーフローするかどうかを推定する。この推定結果に基づいて、コントローラ２６は、オーバーフローが発生しないように、可変長遅延器２２，２３，・・・および減衰器２４，３４，・・・のそれぞれに対する制御信号を発生する。すなわち、上述した回避処理(a) 〜(e) の単独または併用したものが実現される。
【００２７】
さらに、コントローラ２６において、各チャンネルの信号の上位レベル部分の圧縮を行った頻度が単位時間毎に検出され、この頻度が所定しきい値以上であると判断される場合には、さらに、オーバーフロー回避処理の効果レベルを直ちにまたは徐々に増大するようにしても良い。例えば上位レベル（上位ビット）のみならず、各チャンネルの信号レベル全体を減衰させる。
【００２８】
さらに、各チャンネルの信号レベルの全体を減衰させるような回避処理を行っている場合に、各信号のピークレベルがフルビット（正または負の最大値に対応する）になる頻度が単位時間毎に検出され、この頻度が所定しきい値未満であると判断される場合には、徐々に全体の信号レベルを元のレベルに戻すように回避策の緩和、または解除を行うようにしても良い。
【００２９】
上述したオーバーフロー回避のために、レベルを減衰させる処理と連動して、アナログアンプの増幅率を制御するようにしても良い。しかしながら、必ずしもその必要はない。すなわち、この発明では、オーバーフローが生じるおそれがある場合のみに、レベルを減衰させている。一般的には、このようなレベル減衰の処理は、数秒程度の長さであり、聴いていても殆ど検知することができないからである。
【００３０】
なお、上述した一実施形態においては、ＤＶＤ再生装置にこの発明を適用した場合について説明したが、ＤＶＤ以外の他の記録媒体を使用するオーディオ信号再生装置に対してもこの発明は適用することができる。また、この発明は、ディジタル／５．１チャンネル以外の多チャンネル方式、サラウンド方式に対しても適用することができる。例えばＤＴＳ(Digital Theater Systems) 方式に対してもこの発明を適用できる。
【００３１】
【発明の効果】
この発明に依れば、オーバーフローが生じることが推定される時にのみ減衰処理を行うので、常に減衰処理を行う方式と比較して、元信号のＬＳＢ側の情報の欠落を低減することができる。また、アナログアンプの増幅率を上げる必要がなく、再生オーディオ信号のＳ／Ｎが劣化しない。さらに、アナログアンプの増幅率の補正をしないようにした装置では、レベルが低下してしまい、聴いた印象が悪く感じることがある。この発明では、アンプの増幅率を補正しないでも、減衰させる制御が短時間で済むので、平均的には、レベルの低下を感じることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態の全体構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の一実施形態におけるＤＳＰの構成を示すブロク図である。
【図３】サラウンドシステムの一例の説明に用いる略線図である。
【符号の説明】
１１・・・ＤＳＰ、２２，３２・・・可変長遅延器、２３，３３・・・レベル検出器、２４，３４・・・減衰器、２５・・・ミキサー、２６・・・コントローラ
【図１】
0004151110.tif 000002
【図２】
0004151110.tif 000003
【図３】
0004151110.tif 000004