(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サウンドをマルチチャネルで再分配し聴取者を包囲する複数のラウドスピーカによって再生するための制御ユニットを含むサラウンド・サウンド・プロセッサ・システムであって、
１又は複数のソース・ユニットからステレオ・オーディオ信号を受け取る複数のステレオ・オーディオ入力と、
前記複数のステレオ・オーディオ信号の１つを左右のチャネル・オーディオ入力信号として選択する選択手段と、
前記左右のチャネルのそれぞれにあり、前記左右のオーディオ入力信号の振幅を制御するデジタル制御されたゲイン調整回路と、
方向ディテクタ回路によって検出される前記左右のオーディオ入力信号の瞬間的な相対的な大きさ及び位相の結果として含まれている指向性情報に従った比率で前記左右のオーディオ入力信号を合成するサラウンド・サウンド・プロセッサであって、このサラウンド・サウンド回路は、前記左右のオーディオ入力信号を合成するマトリクス回路を備えており、前記マトリクス回路は、前記方向ディテクタ回路の出力信号から導かれた複数の制御電圧信号によって、前記制御電圧信号がディテクタスプリッタを通過した後で制御される電圧制御増幅器と、関連するアタック及び減衰時定数を制御するサーボロジック回路とを含み、前記マトリクス回路が、前記サラウンド・サウンド・プロセッサの出力において複数のラウドスピーカ駆動信号を提供する、サラウンド・サウンド・プロセッサと、
これらのデジタル制御された減衰器回路のそれぞれの出力信号レベルの調整に関して前記複数のラウドスピーカ駆動信号に等しい複数のデジタル制御された減衰器回路と、
較正信号ソースと、
前記複数のラウドスピーカによって包囲された領域における１つの地点に配置するマイクロフォンと、
前記マイクロフォンからの入力を受け取り、前記マイクロフォンの位置におけるサウンド強度に比例する直流電圧をそれから生成し、前記直流電圧をデジタル信号に変換する前置増幅器及びレベルディテクタ回路と、
較正モードにおいて、前記マイクロフォンから前記デジタル信号を受け取り、前記較正信号の出力が与えられると、前記マイクロフォンの位置にある前記複数のラウドスピーカのそれぞれに起因する前記サウンド強度が同じになるように前記複数のデジタル制御された減衰器のそれぞれのゲインを自動的に調整するように構成されたマイクロプロセッサ・コントローラと
を備え、
前記マイクロプロセッサ・コントローラは、入力レベル較正モードにおいて、基準信号が標準化されたレベルで与えられると、前記ソースからの前記複数のステレオ・オーディオ信号のうち前記選択された１つの左右のチャネルのそれぞれにおける振幅を測定し、前記サラウンド・サウンド・プロセッサに与えられた前記左右のオーディオ信号のレベルが所定の基準レベルに等しくなるように前記デジタル制御されたゲイン調整回路のゲインを調整するように構成されている、システム。
【請求項２】
前記複数のステレオ・オーディオ信号のそれぞれに対する前記デジタル制御されたゲイン調整回路のそれぞれの要求されたゲインに対応する適切なデジタル・ワードは、前記信号ソースの特定の１つが前記選択手段によって選択される度に、前記デジタル制御されたゲイン調整回路のそれぞれのゲインの初期設定のために、前記マイクロプロセッサ・コントローラのメモリに保持される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
ほとんど等しく同相である左右の信号の相対的な大きさに応答して、ほとんど等しく同相である信号の存在を示す第１の論理制御信号と、前記左の信号が前記右の信号よりも実質的に強いことを示す第２の論理制御信号と、前記右の信号が前記左の信号よりも実質的に強いことを示す第３の論理制御信号とを提供する自動平衡化ディテクタを更に備えており、前記マイクロプロセッサ・コントローラは、信号再生モードでは、前記第１、第２及び第３の論理制御信号を常にモニタし、所定の方法に従って前記左右のチャネルのデジタル制御されたゲイン調整回路のゲインを増加する方向に連続的に調整することにより、これらのほとんど等しく同相である左右の信号を平衡させ平衡状態に維持するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記所定の方法は、
前記第１の論理制御信号がいつハイであるかを決定するステップと、
ほとんど等しく同相である左右のオーディオ入力信号の存在に対応して前記第１の論理制御信号がハイである間に、前記第２又は前記第３の論理制御信号のどちらか一方がハイであり特定の最小の数のサンプル時間の間ハイに留まるかどうかを決定するステップと、
前記第２又は第３の論理制御信号が前記特定の数よりも多くのサンプル時間の間ハイに留まるときは常に、最初に、もしあればより高い方の信号レベルを有する左又は右のチャネルの一方の加えられたインクリメンタルなゲイン補償を徐々に減少させ、次に、ハイであった前記第２の又は第３の論理制御信号の一方がローになるまで、又は、前記第１の論理制御信号がローになるまで、又は、最大の量のインクリメンタルなゲイン補償が加えられるまで、低い方の信号レベルを有するチャネルにインクリメンタルなゲイン補償を追加するステップと、
平衡化された条件に到達した、又は、前記第１の論理制御信号がローになった、又は、前記最大の量のインクリメンタルなゲイン補償が加えられた後で、前記第１の論理制御信号がハイになり前記左右の入力オーディオ信号の間の十分な不均衡が存在し前記信号の自動的な平衡化が再度開始されることを示すときに、前記第２又は第３の論理制御信号が再びハイになるまで、追加された前記インクリメンタルなゲイン補償を非常に徐々に減少させるステップと
を含む、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記較正信号ソースは、重み付けされたノイズ・ソースである、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記複数のデジタル制御された減衰器のそれぞれを調整する前記方法は、
前記サウンド強度を表す前記デジタル信号を基準値と比較することによって、前記マイクロフォンの位置におけるサウンド強度をモニタするステップと、
前記サウンド強度が当初低すぎる場合には、前記サウンド強度が前記基準値よりも高くなるまで、前記デジタル制御された減衰器に与えられた前記インクリメンタルなゲイン補償を徐々に増加させるステップと、
そうでない場合、すなわち、サウンド強度が前記基準値よりも既に高いときには、前記サウンド強度が前記基準値よりも僅かに低くなるまで、前記インクリメンタルなゲイン補償を徐々に減少させ、前記サウンド強度が前記基準値よりも僅かに超えるまで、前記インクリメンタルなゲイン補償を増加させるステップと、
又は、前記サウンド強度が前記基準値を僅かに超えるように調整することができない場合には、当初のインクリメンタルなゲイン調整設定に戻り、ユーザに、前記減衰器を前記所望のレベルに設定できないことを示すステップと、
前記複数のラウドスピーカ駆動信号のシーケンスの次のものに進み、そのゲインを同じ態様で調整するステップと
を含み、これらのステップをすべての前記ラウドスピーカ駆動信号の減衰器手段が適切なレベルに調整されるまで行う、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記左右のステレオ・オーディオ入力のそれぞれにおいて前記デジタル制御されたゲイン調整回路を調整する方法は、
前記オーディオ信号レベルを、基準値と比較することによってモニタするステップと、
前記オーディオ信号レベルが当初低すぎる場合には、前記オーディオ信号レベルが前記基準値よりも高くなるまで、前記デジタル制御されたゲイン調整手段に与えられた前記インクリメンタルなゲイン補償を徐々に増加させるステップと、
そうでない場合、すなわち、オーディオ信号レベルが前記基準値よりも既に高いときには、前記オーディオ信号レベルが前記基準値よりも僅かに低くなるまで、前記インクリメンタルなゲイン補償を徐々に減少させ、前記オーディオ信号レベルが前記基準値よりも僅かに超えるまで、前記インクリメンタルなゲイン補償を増加させるステップと、
又は、前記オーディオ信号レベルが前記基準値を僅かに超えるように調整することができない場合には、当初のインクリメンタルなゲイン調整設定に戻り、ユーザに、前記デジタル制御されたゲイン調整手段を前記所望のレベルに設定できないことを示すステップと、
前記左右のオーディオ入力信号のシーケンスの次のものに進み、そのゲインを同じ態様で調整するステップとを含み、これらのステップをデジタル制御されたゲイン調整手段の両方が適切なレベルに調整されるまで行う、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
オーディオ信号レベルは、ある方法によって決定される変動するオーディオ信号の平均の信号レベルを更に含み、前記方法は、
前記信号レベルのサンプルをハードウェアにおける基準レベルと比較し、ある最小の数の連続的なサンプルが前記基準レベルを超えているのか超えていないのかを決定し、等しい数が与えられた時間周期において前記基準レベルを超えたのか超えていないのかを決定するステップと、
しかし、予測された範囲の値をはるかに超えた又はそれにはるかに及ばない任意の単一のサンプルを廃棄し、それによって、単一の誤ったサンプルが平均化エラーを生じさせないようにするステップと、
ハイ及びローであるサンプルの数が等しい場合には、いくらかの間隔が経過した後で、ゲインを増加する方向に調整するステップと
を含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記複数の制御電圧信号のそれぞれの相対的な大きさを示す視覚的デイスプレイを更に備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記視覚的デイスプレイは、
前記複数の制御電圧信号と等しい複数の発光ダイオードであって、それぞれが、そのカソードに接続された抵抗と直列であり、これらの発光ダイオードのアノードは、共通の点で接続されている、複数の発光ダイオードと、
前記発光ダイオードの中の別の１つのカソードに接続された前記直列抵抗に、出力がそれぞれ接続されている同じ複数の演算増幅器と
を備えており、
前記複数の演算増幅器の中の第１の増幅器は、前記左右のオーディオ入力チャネルに等しい位相のずれた信号が存在するときに負になる前記制御電圧信号の前記１つに接続された入力を有する単位ゲイン・バッファとして接続され、
前記複数の演算増幅器の中の第２の増幅器は、前記複数の演算増幅器の中の前記第１の増幅器の出力に接続された入力を有する単位ゲイン・インバータとして、その出力が、前記左右のオーディオ入力チャネルに等しい同相の信号が存在するときに負になるように接続され、
前記複数の演算増幅器の中の第３の増幅器は、前記左のオーディオ入力チャネルだけに信号が存在するときに負になる前記制御電圧信号の前記１つに接続された入力を有する単位ゲイン・バッファとして接続され、
前記複数の演算増幅器の中の第４の増幅器は、前記複数の演算増幅器の中の前記第３の増幅器の出力に接続された入力を有する単位ゲイン・インバータとして、その出力が、前記右のオーディオ入力チャネルだけに信号が存在するときに負になるように接続され、
前記複数の演算増幅器の中の第５の増幅器は、その出力が負になるように、より大きな振幅を有する左の信号とより小さな振幅を有し位相のずれた右の信号との組合せに応答する前記制御電圧信号の前記１つに接続された入力を有する単位ゲイン・バッファとして接続され、
前記複数の演算増幅器の中の第６の増幅器は、前記複数の演算増幅器の中の前記第５の増幅器の出力に接続された入力を有する単位ゲイン・インバータとして、より大きな振幅を有する右の信号とより小さな振幅を有し位相のずれた左の信号との組合せに応答してその出力が負になるように、接続され、
前記共通の点は、前記発光ダイオードの全体的な輝度を調整する目的で、そのベースに印加される直流電圧に応答して変動する一定の全体電流を前記発光ダイオードに提供するトランジスタのコレクタに接続されている、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記視覚的ディスプレイの前記第３の演算増幅器は、前記第３及び第４の演算増幅器の出力に接続された発光ダイオードが点灯されないままにとどまるようにするために、グランドに切り換えられ得る、請求項９に記載のシステム。
において、
【請求項１２】
前記視覚的ディスプレイの前記第５の演算増幅器の入力と前記第３の演算増幅器の入力とは、前記左のオーディオ入力チャネルだけに信号が存在することに否定的に応答して、共に、前記制御電圧信号に接続されるように切り換えられ得る、請求項９に記載のシステム。
【請求項１３】
前記サラウンド・サウンド・プロセッサは、方向ディテクタ回路によって検出される前記左右のオーディオ入力信号の瞬間的な相対的な大きさ及び位相の結果として含まれている指向性情報に従った固定された比率で前記左右のオーディオ入力信号を合成する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記サラウンド・サウンド・プロセッサは、方向ディテクタ回路によって検出される前記左右のオーディオ入力信号の瞬間的な相対的な大きさ及び位相の結果として含まれている指向性情報に従った変動する比率で前記左右のオーディオ入力信号を合成する、請求項１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
本発明は、広くは、音声のペリフォニック（periphonic）な再生のためのプロセッサに関する。更に詳しくは、本発明は、オーディオ信号のマルチチャネル再配分（redistribution）のためのサラウンド・サウンド・プロセッサの個別的なチャネル・ゲインを調整し、聴取者（リスナ）に、このサラウンド・サウンド・プロセッサを組み入れたマルチチャネル・オーディオ・アンプ及びラウドスピーカ・システムの聴取エリアの中にいる彼の実際の位置における最適なシステム・パフォーマンスを提供する、マイクロプロセッサ制御された電子較正及び平衡化（balancing）システムに関する。本発明は、更に、リスナに、サラウンド・サウンド・プロセッサ内で発生した６軸（six-axis）制御信号の相対的な強度を示す視覚的表示システムに関する。
サラウンド・サウンド・プロセッサは、２チャネルの立体音響源（stereophonic source）信号を強化するように動作し、離散的なマルチトラック源と直接的に比較できる程の高品質な音場（soundfield）を知覚されるパフォーマンスにおいて提供するように、リスナを包囲するように配置された複数のラウドスピーカを駆動する。従って、空間の錯覚（illusion）が作り出され、それによって、リスナは、オリジナル・サウンド環境の完全性、指向的な品質及び聴覚的な次元すなわち「空間的な広さ」（spaciousness）を経験することができる。上述のいわゆるサウンドのペリフォニックな再生は、オーディオ信号のデジタル的に発生された時間遅延に依存して生のサウンド・イベントに付随する反響（reverberation）又は「雰囲気」（ambience）をシミュレートしている従来の音場プロセッサの動作とは、区別できる。これらの従来のシステムは、オリジナルなパフォーマンス空間からの情報に基づいてサウンドを指向的に局所化しておらず、結果として得られる反響特性は、明らかに人工的である。
この目的を達成するために、サラウンド・サウンド・プロセッサは、典型的には、入力マトリクスと、制御電圧発生器と、可変マトリクス回路とを備えている。入力マトリクスは、通常、入力信号の平衡及びレベル制御を提供し、入力信号に加えて、和及び差信号の通常の及び反転された極性バージョンを発生し、ある場合には、位相シフトされたバージョンを発生し、及び／又は、残りの処理における要求に応じて、信号を複数の周波数レンジにフィルタする。制御電圧発生器は、指向性ディテクタと、サーボロジック（servelogic）回路とを含む。指向性ディテクタは、立体音響的なサウンド・ステージにおいて異なる方向で符号化されたサウンドを表す信号の間の相関を測定して、支配的なサウンドの指向的な位置に対応する電圧を発生する。サーボロジック回路は、これらの信号を用いて、制御電圧を生じさせ、サウンドの方向と周囲のラウドスピーカにおいてサウンドを再生しようとしている方向とに従って、可変マトリクス回路における電圧制御増幅器のゲインを変動させる。
可変マトリクス回路は、電圧制御増幅器と分離マトリクスとを含む。電圧制御増幅器は、入力マトリクス・オーディオ信号を、分離マトリクスに印加するために、可変ゲインを用いて増幅する。分離マトリクスでは、増幅された信号は、クロストークを選択的にキャンセルして異なるラウドスピーカ・フィード信号とするのに用いられる。分離マトリクスは、入力マトリクスと電圧制御増幅器との出力をいくつかの異なる方法で合成し、結果的に、それぞれが、リスナを包囲する複数の異なる位置の中の１つに配置されるラウドスピーカのために、ラウドスピーカ・フィード信号を生じる。これらの信号のそれぞれにおいて、信号成分のあるものは、ディテクタ、制御電圧発生器、電圧制御増幅器（ＶＣＡ）及び分離マトリクスの作用によって、動的に消去される。
サラウンド・サウンド・プロセッサでは、表現の微妙な点（subtleties）の多くは、制御電圧発生器とＶＣＡとの指向性ディテクタとサーボロジック回路との特性に起因する。これらが更に洗練されるにつれて、外見上のパフォーマンスは、リスナにとって、より楽な響き（effortless-sounding）となる。
リスナに対してマルチチャネル・サウンドをより正確に提供するためには、サウンドがリスナを包囲する複数のアンプとラウドスピーカとを通じて提供される際に、聴取エリア内のリスナの位置で同じ相対的な音響効果を有するようにそれぞれのチャネルのゲインを調整することによって、システムを較正することが必要である。従来は、これは、それぞれに整形されたノイズ信号が提供されるときに、チャネル・ゲインを手動で調整することによってなされてきた。
従って、必要であるのは、サラウンド・サウンド・プロセッサの入力及び出力チャネルのそれぞれのゲインを調整して、このサラウンド・サウンド・プロセッサの出力信号の音響的な提供に用いられるマルチチャネル・アンプ及びラウドスピーカ・システムの聴取エリアの中にいるリスナの位置における最適なシステム・パフォーマンスを得るための自動較正及び平衡化システムである。
発明の概要
この目的のために、本発明は、マイクロプロセッサを組み入れた自動較正及び平衡化システム（automatic calibration and balancing system）を備えた改良されたサラウンド・サウンド・プロセッサを提供する。このサラウンド・サウンド・プロセッサは、このサラウンド・サウンド・プロセッサ入力及び出力チャネルのそれぞれのゲインを調整し、このサラウンド・サウンド・プロセッサの出力信号の音響的な表現のために用いられるマルチチャネル増幅器及びラウドスピーカ・システムの聴取エリア内のリスナの位置において、最適なパフォーマンスを与える。
別の側面では、本発明は、視覚的ディスプレイを提供する。この視覚的デイスプレイによって、それぞれの軸に対して１つずつであり、６軸（six-axis）サラウンド・サウンド・プロセッサの方向ディテクタ及びディテクタ・スプリッタ回路によって提供される６つの制御信号のそれぞれの瞬間的な相対的強度が、リスナに示される。
１つの実施例では、サウンドをマルチチャネルで再配分し、聴取者（リスナ）を包囲（サラウンド）する複数のラウドスピーカによって再生するためのサラウンド・サウンド・プロセッサ・システムが、提供される。このシステムは、（１）１又は複数のソース・ユニットからのステレオ・オーデイオ信号を受け取る複数のステレオ・オーデイオ入力と、（２）複数のステレオ・オーディオ信号の１つを左右のチャネル・オーディオ入力信号として選択する選択手段と、（３）左右のチャネルのそれぞれにあり、オーディオ入力信号の振幅を制御するデジタル制御されたゲイン調整回路と、（４）方向ディテクタ構成によって検出される左右のオーディオ入力信号の瞬間的な相対的振幅及び位相の結果として含まれている指向性（方向、directional）に関する情報に従った固定された及び変動する比率で、左右のオーディオ入力信号を合成するサラウンド・サウンド・プロセッサであって、このオーディオ入力信号は、マトリクス回路において合成され、このマトリクス回路は、方向ディテクタの出力信号から導かれた複数の制御電圧信号によってこれらがディテクタ・スプリッタを通過した後で制御される電圧制御増幅器と、関連するアタックおよび減衰時定数（attack and decay time constants）を制御しこのサラウンド・サウンド・プロセッサの出力において複数のラウドスピーカ駆動信号を提供するサーボロジック回路とを含む、サラウンド・サウンド・プロセッサと、（５）これらのデジタル制御された減衰器回路のそれぞれの出力信号レベルの調整に関して複数のラウドスピーカ駆動信号に等しい複数のデジタル制御された減衰器回路と、（６）較正（calibration）信号ソースと、（７）複数のラウドスピーカによって包囲された領域における１つの地点に配置するマイクロフォンと、（８）マイクロフォンからの入力を受け取り、マイクロフォンの位置におけるサウンド強度に比例する直流電圧をそれから生じさせ、この直流電圧をデジタル信号に変換する前置増幅器及びレベルディテクタと、（９）較正モードにおいてマイクロフォンからデジタル信号を受け取り、較正信号の出力が与えられると、複数のデジタル制御された減衰器のそれぞれのゲインを順に自動的に調整し、それによって、マイクロフォンの位置にある複数のラウドスピーカのそれぞれに起因するサウンド強度が同じになるように構成されたマイクロプロセッサ・コントローラと、を含む。
本発明によって達成される効果は、消費者が、サラウンド・サウンド・システムを較正し、それによって、出力が、自動的に正確に平衡化され、実際のリスナの位置において、マルチチャネル・サウンドのより正確な再生が得られるようにする際の容易性である。
達成される別の効果として、マルチチャネル音場（soundfield）への立体音響的（stereophonic）なサウンドの再配分を制御する６軸制御信号の相対的な強度がリスナに視覚的に表示されることにより、リスナは、較正の正確性と較正における変化が保証される。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明によるサラウンド・サウンド・プロセッサを含むサラウンド・サウンド・システムのブロック回路図であり、増幅器と、聴取エリアを包囲するラウドスピーカと、聴取エリア内に配置されたマイクロフォンとを備えている。
図２は、本発明による６軸サラウンド・サウンド・プロセッサのブロック回路図であり、図１のシステムにおいて用いられている自動平衡化及び較正のためのマイクロプロセッサを組み入れている。
図３は、図２のプロセッサにおいて用いられているマイクロフォン前置増幅器とレベル検出回路との詳細な回路図である。
図４は、本発明による自動平衡制御感知回路の詳細な回路図である。
図５は、図１のプロセッサにおいて用いられている入力選択及びレベル制御回路の詳細な回路図である。
図６は、図１のマイクロプロセッサによって制御される典型的な出力レベル回路の詳細な回路図である。
図７は、本発明による視覚的表示回路の詳細な回路図である。
図８は、図７の視覚的表示回路のための典型的な詳細な回路図である。
図９は、本発明に従って図４の感知回路を用いて入力信号の自動平衡化を行うためのアルゴリズムを説明している流れ図である。
図１０は、図１のプロセッサにおいて用いられる入力レベル調整アルゴリズムを説明する流れ図である。
図１１は、図１による本発明のマイクロフォン及びマイクロプロセッサを用いる際の出力レベル較正アルゴリズムを説明する流れ図である。
発明の詳細な説明
本発明による新たな主要な特徴は、（１）マイクロプロセッサを内蔵しており、マイクロフォンと共に用いられ、それぞれのチャネルの入力及び出力レベルを調整することによって、実際の聴取位置におけるそれぞれの異なる入力源に対して最適な音響的パフォーマンスを提供する自動較正及び平衡化システムと、（２）改良されたデジタル制御自動入力平衡化システムと、（３）６つの軸の制御信号の相対的強度を指示する視覚的ディスプレイと、である。
図１を参照すると、リスナを包囲する複数のラウドスピーカにおいて、マルチチャネルのオーディオを提供するための典型的なサラウンド・サウンド・システムが開示されている。ここでは、サラウンド・サウンド・プロセッサが、立体音響的な、すなわち、マルチチャネルのマトリクス化されたソースに存在するオーディオ信号を、複数のラウドスピーカの出力信号の間で再配分して、聴取エリアを包囲する音場を生じさせる。
図１では、サラウンド・サウンド・プロセッサ１を含むサラウンド・サウンド・システムのコントローラ・ユニット１０８は、ビデオ・ディスク・プレーヤ１００、ビデオ・カセット・レコーダ（ＶＣＲ）１０２、ＦＭチューナ１０４及びコンパクト・ディスク・プレーヤ１０６などの１つ又は複数のオーディオ／ビデオ・ソースからの立体（ステレオ）音響的又はモノ音響的な信号を受け取るように構成されている。（ただし、ここでは、ビデオ及びそれ以外のオーディオ入力は、示されていない。）これらのステレオ音響的なオーディオ信号は、それぞれが、信号１１８によって制御された入力ゲイン調整回路１１０−１１６を通過して、信号ライン１２１によって制御されたセレクタ・スイッチ１２０に至り、更に、サラウンド・サウンド・プロセッサ１の左右の入力端子２及び４に至る。プロセッサ１は、図２に示されているが、図２に示されている構成要素のナンバリングは、上述した出願継続中の米国出願第０８／６２７９０７号の図１において用いられているナンバリングと可能な限り対応するように行っている。印加で更に詳細に説明するが、ゲイン制御１１０−１１６は、５３及び５５とラベル付けされているものと組み合わせることもできる。
プロセッサ１のコアとなる構成要素は、リスナを包囲する複数のラウドスピーカにマルチチャネルに再配分するために、ステレオ音響的な入力オーディオ信号を処理する回路である。これらのコアとなる構成要素は、図１のブロック１２２によって表されており、図２に示されているように、入力段６、ディテクタ・フィルタ８、インバータ９、ディテクタ・マトリクス１０、方向ディテクタ１２、ディテクタ・スプリッタ１４、サーボロジック回路１６、電圧制御（ＶＣＡ）１８、２０、２２、２４、２６、２８、及び分離マトリクス３０が含まれる。
ブロック１２２のコアとなる構成要素の外部ではあるがサラウンド・サウンド・プロセッサ・ブロック１の一部を形成しているのは、信号１２８によって制御され端子２、４に印加された入力信号を平衡化するのに用いられる入力減衰器５３、５５と、プロセッサ１の端子４２、４４、４６、４８及び５０においてそれぞれラウドスピーカ・フィード信号ＬＦＯ、ＣＦＯ、ＲＦＯ、ＬＢＯ及びＲＢＯを与える出力バッファ３２、３４、３６、３８及び４０と、である。
マイクロプロセッサ５１、入力平衡化減衰器５３及び５５、及びライン１３２を介してそれらに制御される出力レベル調整器３１、３３、３５、３７及び３９が、サラウンド・サウンド・プロセッサ１の内部に追加され、図２にも示されている。ライン１３０を介してマイクロプロセッサ５１によって制御されるマルチポール・スイッチ４１、４３、４５、４７及び４９によって、それぞれの出力チャネルが、ノイズ発生器５７に別個に接続されることが可能になる。マイクロプロセッサ５１は、また、ライン１２１を介して、入力セレクタ・スイッチ１２０を制御し、ライン１１８を介して、入力ゲイン調整回路１１０、１１２、１１４及び１１６を制御する。
オーディオ電力増幅器５２、５４、５６、５８及び６０の組は、プロセッサ１の出力信号を受け取り、それぞれを増幅して、聴取エリア７２を包囲するように配置された対応するラウドスピーカ６２、６４、６６、６８及び７０に与える。聴取エリア７２内には、較正及び平衡化の目的でマイクロフォン７４が置かれている。マイクロフォン前置増幅器及びレベル・ディテクタ回路７６が、ライン７５を介してマイクロフォンに接続され、マイクロフォンが受け取った信号レベルに対応するＤＣ電圧を、ライン７７を介して、マイクロプロセッサ５１に与える。
マイクロプロセッサ５１は、また、ビデオ出力を、ケーブル７９を介して、ソース１００、１０２、１０４及び１０６からのビデオ信号の表現に（もしあれば）用いられる同じビデオ・モニタであり得るビデオ・ディスプレイ・モニタ７８に与える。様々な較正及び平衡化プロセスが進行するので、ビデオ・ディスプレイは、それらの状態をユーザに報告する。
ユーザ・インターフェース制御システム８０が、制御信号を、ライン８１を介してマイクロプロセッサに与え、様々な入力を選択して較正及び平衡化モードを開始する。遠隔制御（リモコン）ユニット８６をリスナの位置から用いて、ユーザ・インターフェース制御システム８０への入力を行うこともできる。
視覚的ディスプレイ８８は、ライン８７を介して、プロセッサ１のブロック１２２に含まれるコアとなる構成要素の内部回路に接続され、この回路によって発生された６軸制御信号の相対的強度を、図８に図示されており後に説明する態様で配置された多数の発光ダイオード上に表示するように構成されている。
図１における、ビデオ・モニタ７８、マイクロフォン７４、リモコン８６、電力増幅器５２−６０、ラウドスピーカ６２−７０及び信号ソース１００−１０６以外の構成要素は、サラウンド・サウンド・システムのコントローラ・ユニットとして説明される共通の囲いの中に配置することができる。ユーザ・インターフェース８０は、コントローラ・ユニット１０８の中にあるのが通常であり、ディスプレイを備えたパネルと、コントロールと、リモコン受信機とを備えている。
図２を参照すると、サラウンド・サウンド・プロセッサ１のブロック回路図が、本発明の内容を更に明確にするために、示されている。
図２では、サラウンド・サウンド・プロセッサ１は、左（Ｌ）及び右（Ｒ）のオーディオ入力信号をそれぞれ受け取るための入力端子２、４を有している。これらの信号は、入力段６によって処理される。この入力段は、典型的には、図４に示されているような自動平衡化回路と、他の特許又は先に参照した特許出願に記載されているようレベル制御やパノラマ制御のようなそれ以外の信号条件付け回路とを含む。この段からの出力信号は、ＬＴ及びＲＴとラベル付けされ、ライン５を介してディテクタ・フィルタ８に与えられ、そして、ライン３を介して、ライン１９、２１、２３、２５、２７及び２９をそれぞれ通って分離マトリクス３０に接続されているＶＣＡ１８、２０、２２、２４、２６及び２８に与えられる。図面を単純化して更に明瞭化を図るために図示されてはいないが、これらの信号の反転である−ＬＴ及び−ＲＴを発生させ、追加的なライン３を介して、ＶＣＡ１８−２８と分離マトリクス３０とに提供することもできる。
ディテクタ・フィルタ８は、フィルタリングされ７とラベル付けされた信号ＬＴＦ及びＲＴＦを、インバータ９、ディテクタ・マトリクス回路１０及びディテクタ回路１２に与える。信号ＲＴＦは、インバータ９によって反転され、やはり、ディテクタ・マトリクス回路１０に与えられる。ディテクタ・マトリクス１０は、前方（Ｌ＋Ｒ）及び後方（Ｌ−Ｒ）の信号方向に対応するＦＴＦ及びＢＫＦとラベル付けされた出力１１を発生する。これらの信号は、また、２つの同一の回路から構成されるディテクタ回路１２に与えられる。一方は、入力信号ＦＴＦ及びＢＫＦを受け取って出力信号Ｆ／Ｂを１３において生じ、それに対して他方は、入力信号ＬＴＦ及びＲＴＦを受け取って出力信号Ｌ／Ｒを１３において生じる。
Ｆ／Ｂ及びＬ／Ｒとラベル付けされたディテクタ出力信号１３は、ディテクタ・スプリッタ回路１４に与えられ、そこで、ＬＦ／ＲＦ、ＦＴ／ＢＫ及びＬＢ／ＲＢとラベル付けされた３つの信号１５が生じる。これらは、次に、サーボロジック回路１６に与えられて、ＬＦＣ、ＲＦＣ、ＦＴＣ、ＢＫＣ、ＬＢＣ及びＲＢＣとラベル付けされた６つの制御電圧信号１７を提供する。これらの信号は、ＬＦ、ＲＦ、ＦＴ、ＢＫ、ＬＢ及びＲＢのＶＣＡとラベル付けされた６つのＶＣＡをそれぞれ制御する。
これらのＶＣＡは、提供することが意図されている方向マトリクス（directionalmatrix）による異なる比率でＬＴ及びＲＴ信号３を受け取り、それぞれが両方の極性である出力信号１９ないし２９を分離マトリクス３０に与え、この分離マトリクスは、また、修正されていないＬＴ及びＲＴ信号３を受け取る。上述したように、図２には示されていないが、インバータをこれらの信号ＬＴ及びＲＴに提供して、−ＬＴ及び−ＲＴをそれぞれ発生させることもできる。これらのインバータは、入力段の一部と考えることができるが、その理由は、それらの出力を、ＶＣＡ１８ないし２８のいくつかの入力に与えることができるからである。これらの詳細は、先に参照した出願継続中の特許出願の図２ないし図８に、その発明を理解するのに必要なものとして示されている。しかし、この出願の図２には、図面を簡略化し明瞭性を向上させるために、含まれていない。
本発明によると、マトリクス３０からの出力は、可変減衰器３１、３３、３５、３７及び３９を通過し、増幅器３２ないし４０によってバッファされ、端子４２、４４、４６、４８及び５０それぞれにおいて、出力信号ＬＦＯ、ＣＦＯ、ＲＦＯ、ＬＢＯ及びＲＢＯを与える。これらによって、プロセッサ１の５つの標準的な出力が形成されるが、これ以外（図示せず）の出力も提供され得る。図１に示されているスイッチ４１、４３、４５、４７及び４９は、基本的なプロセッサ回路の一部ではないので、ここには示されていない。典型的には、図示されている出力には、示されている５つの出力に加えて、サブウーファ（subwoofer）出力Ｌ−ＳＵＢ、Ｒ−ＳＵＢ及びＭ−ＳＵＢを与えるために、電子的なクロスオーバ成分が与えられる。この技術は、この技術分野では周知であるから、更なる説明は不要であろう。追加されたマイクロプロセッサ５１は、入力及び出力両方の回路を調整し、任意の特定の好適なリスナ位置に対する聴取エリア（図１に示されている）の周囲に配置されたすべてのラウドスピーカから、最適に平衡化された信号を提供する目的で、設けられている。この回路の動作原理は、この出願の図３ないし図１１に参照して、後で、詳細に論じる。
このマイクロプロセッサ５１は、端子２及び４からそれぞれ入力段６へのＬＴ及びＲＴ入力と直列の電圧制御減衰器５３及び５５の調整のための信号１２８を与える。
更に、マイクロプロセッサ５１は、端子４１ないし５０においてサラウンド・サウンド・プロセッサの出力信号によってそれぞれ駆動されるラウドスピーカの音響的な出力の相対的強度を平衡化する電圧制御減衰器３１ないし３９の調整のための信号を与える。
視覚的ディスプレイ８８は、図７を参照して後に説明するように、サーボロジック・ブロック１６からの信号８７を受け取る。
マイクロプロセッサ５１のそれ以外の接続は、代わりに、より包括的な図１に示されているので、図２には示されていない。
図３は、図１に回路ブロック７６として示されているマイクロフォン前置増幅器及びレベル・ディテクタ回路の詳細な回路図である。
図３では、抵抗Ｒ１０１及びＲ１０２は、それらの接合点（ジャンクション）において＋２．５ＶのＤＣ電圧を与えるが、これは、コンデンサＣ１０１によって減結合（decouple）されている。抵抗Ｒ１０３は、このＤＣ電圧を、端子Ｅ１０１を介して、マイクロフォンに与える。
端子Ｅ１０１におけるマイクロフォン信号MIC_INは、コンデンサＣ１０２と抵抗Ｒ１０４とを介して、演算増幅器Ｕ１０１の非反転入力に、ＡＣ結合される。このオペアンプの回りのフィードバック・ネットワークは、非反転入力からグランドへのコンデンサＣ１０３と直列の抵抗Ｒ１０５と、その出力からその非反転入力へのコンデンサＣ１０４と並列の抵抗Ｒ１０６とを含む。抵抗Ｒ１０５とコンデンサＣ１０３とは、低周波の応答をロールオフするが、約２０００すなわち６６ｄＢの中間帯域（mid-band）ゲインを与え、コンデンサＣ１０４は、使用可能な周波数レンジよりも上の高周波信号をロールオフする。
それに続くオペアンプＵ１０２及びＵ１０３は、関連する抵抗Ｒ１０７−Ｒ１１１、ダイオードＤ１０１−Ｄ１０２及びコンデンサＣ１０５と共に、従来型の全波整流器と積分器とを形成する。示されている典型的な成分値を有する整流器の時定数は、約１秒である。
オペアンプＵ１０３からのＤＣ出力電圧は、抵抗Ｒ１１３−Ｒ１１４を有する分圧器によって設定される約０．８５Ｖの基準電圧と比較され、論理ハイ出力を、抵抗Ｒ１１５−Ｒ１１７とコンデンサＣ１０６とを有するネットワークを介して、AUTO_CAL_HIGHとラベル付けされる端子Ｅ１０２において与える。
この回路は、かなりの程度に従来型であるが、この特定の応用例のために、値は最適化されており、マイクロフォンにタイする適切な帯域幅と周波数応答とを与え、図１のマイクロプロセッサ５１によって制御される自動較正モードに対して、整流器の最良の時定数を与える。これらのモードは、後に、図１１を参照して論じることにする。
次に、図４を参照すると、図２の入力段６に含まれる自動平衡化回路の一部が示されている。オペアンプＵ２０１は、コンパレータとして用いられており、Ｒ２０１とＲ２０４との接合点における電圧を、Ｒ２０２とＲ２０３との接合点における電圧と比較する。「パノラマ（panorama）」モードが選択されるときには、端子Ｅ２０２における電圧はハイ、すなわち、＋５Ｖであり、そうでないときには、ロー、すなわち、０Ｖである。従って、パノラマ・モードでは、端子Ｅ２０１に与えられるＦ／Ｂ信号は、出力をハイにするために、非パノラマ・モードの場合よりも、負になる程度が小さくなければならない。出力がローである、すなわち、約−１４Ｖであるときには、端子Ｅ２０５での電圧はローであり、０Ｖに近く、他方で、Ｆ／Ｂ入力が負になり、オペアンプＵ２０１の出力をハイにすると、端子Ｅ２０５における電圧はハイになり、約４．２３Ｖとなる。このように、支配的なフロント情報が存在すると、AUTO_BAL_WINDOW信号はハイになり、マイクロプロセッサに、平衡化が行われるべきであることを告げる。
この信号は、また、スイッチＵ２０３を制御し、抵抗Ｒ２１２とコンデンサＣ２０１との接合点を、抵抗Ｒ２１０及びＲ２１１の接合点に接続し、これによって、次に、オペアンプＵ２０２からの出力が減衰される。この増幅器は、制御電圧発生器からの信号ＲＦＣの大きさに応答する。ＲＦＣが正に変化すると、コンデンサＣ２０１上の電圧が増加し、スイッチＵ２０３がオンに切り換わると、ＲＦＣが負に変化するときに、コンデンサＣ２０１上の電圧が減少する。
コンデンサＣ２０１上の信号は、反対の方向に、２つの増幅器Ｕ２０５及びＵ２０６に与えられる。電圧が、約−１．０５Ｖである抵抗Ｒ２１４及びＲ２１５の接合点の電圧よりも更に負の方向に変化すると、端子Ｅ２０６におけるLEFT_HEAVY出力が、約＋４．３Ｖの論理ハイ・レベルになる。同様にして、出力が、抵抗Ｒ２１６及びＲ２１７の接合点における＋１．０５Ｖよりも更に正になると、端子Ｅ２０６における信号RIGHT_HEAVYが、論理ハイ・レベルになる。
この回路の目的は、基本的信号（dominant signal）が「左寄り（leftness）」であることと「右寄り（rightness）」あることとの平衡の程度を、これらの信号がセンタ・フロントのすぐ左とセンタ・フロントのすぐ右との間のウィンドウの中にあるときに、平均化することである。映画のサウンドトラックにおける会話部分や音楽のレコーディングにおける歌手や主たる演奏者は、正確ににセンタ・フロント（中央の前方位置）で記録を行うのが慣例であるが、レコーディングと再生の連鎖における、そして時には、媒体における不完全さのために、平衡が常に維持されているとは限らない。
従って、センタ・フロントでの入力が「左側が重い」（left heavy）と思われるときには、左側の入力チャネルのゲインを下向きに調整し（または、右チャネルのゲインを上向きに調整して）、それによって、左右の信号の平衡がとれるようにする。
センタ・フロントの基本的な信号の周期の間に、スイッチＵ２０３はオフに切り換えられ、コンデンサＣ２０１上の電圧は、ゆっくりと、約３０秒の時定数をで、ゼロに戻る。センタ・フロントの信号優位期間の間は、信号を平衡化された状態に戻すための時定数は、約６０ｍｓである。
望むのであれば、自動平衡化回路を、論理ハイ・レベルを端子Ｅ２０４に印加することによって、消勢（ディセーブル）することができ、それによって、コンデンサＣ２０１が抵抗Ｒ２１３とスイッチＵ２０４とを通じて急速に放電し、スイッチＵ２０４がオンである限りは放電状態にとどまることが保証される。
本発明の発明者による先の特許及び特許出願において開示されている自動平衡化回路の他の実現例では、否平衡条件を訂正する手段は、アナログ電圧制御の増幅器又は減衰器であり、演算増幅器Ｕ２０５及びＵ２０６は、線形モードで動作され、アナログのLEFT_HEAVY及びRIGHT_HEAVY信号を生じ、左又は右側のチャネルのゲインを適切な値まで減少させて、入力信号を図１のサラウンド・サウンド・プロセッサ１のコアに平衡化していた。本発明の回路は、デジタル入力を端子Ｅ２０５、Ｅ２０６及びＥ２０７からマイクロプロセッサ５１に提供する点で従来の回路とは異なっており、それによって、ゲインは、図５、図９及び図１０を参照して以下で論じられるデジタル手段によって調整することができる。
図５を参照すると、図１のサラウンド・サウンド・プロセッサ制御ユニット１０８の入力回路の一部が示されており、図１のスイッチ１２０と同等のアナログ・マルチプレクサと、図１及び図２に示された制御された減衰器５３及び５５と同等の、デジタル制御されたゲインを有するデュアル・チャネル・レベル・コントロールとを含んでいる。
図５では、２つの８チャネル・アナログ・マルチプレクサが、１１８とラベル付けされている共通の制御信号と共に用いられている。信号Ａ、Ｂ及びＣは、例えば、Ｌ１及びＲ１や、Ｌ４及びＲ４などの入力信号対の対応する１つを選択してその対の信号をマルチプレクサのＸ出力に切り換える０から７の８進コード（０００から１１１）を形成する。これらのマルチプレクサＵ３０１及びＵ３０２は、産業標準タイプＣＤ４０５１（様々な製造業者による同等のタイプの指定によっても知られている）のものである。INH信号を用いて、入力のどれもが、次の段に到達することを防止することができる。すなわち、ミューティング制御として用いることができる。信号１１８は、フロント・パネル又はリモコン８６のどちらかからの信号源のユーザによる選択に応答して、図１のマイクロプロセッサ５１から生じる。明瞭にするために図５には示されてはいないが、マルチプレクサＵ３０１及びＵ３０２のＸ１−Ｘ７ピンのそれぞれとグランドとの間には、追加的な抵抗が配置されて、ＩＣの使われていない入力に現れるオーディオ又はＤＣ信号の大きさを制御する。
デジタル・ポテンショメータ３０３及びＵ３０４は、ダラス・セミコンダクタ社から入手可能であり、約１０ｋΩの抵抗値を有するタイプＤＳ１２６７−０１０である。図５に示されている構成では、オペアンプＵ３０５の周囲の抵抗Ｒ３１９を通る負帰還が、ポテンショメータＵ３０３の一部を通過しオペアンプＵ３０５の反転入力に至る経路と抵抗Ｒ３１８を通過しグランドに至る経過とに分岐している。これにより、端子Ｌ１から端子Ｌへの段の電圧ゲインは、ポテンショメータＵ３０３のワイパＷがＵ３０３のＬピンからＨピンに移動するにつれて、強制的に増加される。コンデンサＣ３０１及びＣ３０３は、ゲインをオーディオ周波数において均等化（equalize）し、より高周波でのロールオフ(roll-off)を与える。
マルチプレクサ又はセレクタ・スイッチＵ３０１及びＵ３０２と共にデジタル・ポテンショメータＵ３０３及びＵ３０４を用いることの効果は、ゲインを、典型的なサラウンド・サウンド・プロセッサにおいて提供される８つの入力のそれぞれに対して、正確にデジタル制御された値に設定することができることである。これによって、図１及び図２のポテンショメータ１１０、１１２、１１４及び１１６の機能を、ポテンショメータ５３及び５５の機能と有効に組み合わせることができ、それにより、それぞれの信号源に対して、その部屋における平衡が常に最適化され、その部屋の音響レベルが標準化される。本発明の更なる効果は、自動的な平衡補償がこれらのポテンショメータに対してデジタル制御信号の中に追加され、対応するアナログ式の実現例と比較して、部品コストをかなり節約することができることである。
次に図６を参照すると、左側のフロント出力に関して示されデジタル・ポテンショメータＵ４０１を用いている同様の回路が、サラウンド・サウンド・プロセッサのコア１２２からのそれぞれの出力チャネルにおいて用いられ、自動的な較正の間にそれぞれの出力チャネルに対して導かれたレベル設定に、所望のボリューム・レベルを追加することが可能となる。これらのレベルを制御するプロセスは、後で、図１１を参照して説明される。図６では、出力減衰器３１のデジタル・ポテンショメータＵ３０１は、ダラス・セミコンダクタ社の部品番号ＤＳ１８０２である。
次のバッファＵ４０２は、図１及び図２に示されたバッファ３２を表す。これは、多くの場合にそのようなプロセッサはＴＨＸ構成において用いられるように、イコライゼーション段（equalization stage:等化段）を駆動するものとして示されている。ＴＨＸ仕様では、イコライゼーション・フィルタ（equalization filter:等化フィルタ）が使用可能であることが要求される。
図７は、サラウンド・サウンド・プロセッサ１の制御電圧発生器によって導かれる種々のステアリング信号の相対的強度を視覚的に指示する図２の表示回路８８の詳細な回路図である。この回路では、図２のディテクタ・スプリッタ１４からの３つの「スプリット」信号１５のそれぞれは、バッファとインバータとに与えられ、６つの出力を提供する。それぞれの出力は、発行ダイオード（ＬＥＤ）を通じて、これらのＬＥＤに固定された電流を提供する共通のトランジスタＱ５０２に結合される。
対応する制御信号が負の方向に変動するにつれて、ＬＥＤＤ５０１−Ｄ５０６の中の１つが、この電流を多かれ少なかれ共有し、従って、ディスプレイが、それがどれであれ、もっとも高い信号を受け取っているＬＥＤを示す。
図７の端子Ｅ５０１に与えられた信号LED_DIMは、トランジスタＱ５０２を介してＬＥＤＤ５０１−Ｄ５０６に供給される電流を変化させることによって、ディスプレイの輝度を変動させる。
端子Ｅ５０２に与えられた信号ＣＦ／ＣＢは、常に用いられ、バッファＵ５０４は、信号を、抵抗Ｒ５０９を介して、「サラウンド」ＬＥＤであるＤ５０１に提供する。抵抗Ｒ５１０及びＲ５１１を伴うオペアンプＵ５０５を有するインバータは、抵抗Ｒ５１２を介して、「ＣＦ」ＬＥＤであるＤ５０２に電流を与える。逆電圧が存在するときにＬＥＤへの損傷を回避するために、信号ダイオード（図示せず）を、ＬＥＤＤ５０１−Ｄ５０６のそれぞれに対して、逆並列（antiparallel）である。
端子Ｅ５０３に与えられたＬＢ／ＲＢ信号は、産業標準であるＣＤ４０５３タイプなどのＣＭＯＳスイッチを介して、バッファＵ５０６及びインバータＵ５０７に接続され、これらは、「ＲＢ」及び「ＬＢ」ＬＥＤであるＤ５０３及びＤ５０４に、抵抗Ｒ５１３及びＲ５１６それぞれを通過する電流を提供する。スイッチＵ５０１がオフであるときには、これは、Ｅ５０４に与えられる信号MONO_BACKSがハイであるときにそうなるのであるが、バッファＵ５０６の入力は接地され、ＬＥＤのＤ５０３及びＤ５０４は点灯されない。
端子Ｅ５０７に与えられたＬＦ／ＲＦ信号は、スイッチＵ５０２及びＵ５０３を通過して、バッファＵ５０８及びインバータＵ５０９に至り、抵抗Ｒ５１７及びＲ５２０を介して、「ＬＦ」及び「ＲＦ」ＬＥＤであるＤ５０５及びＤ５０６に電流が提供される。MONO_BACKS信号がハイであるときには、スイッチ５０３によって、これらのＬＥＤは、ＬＢ／ＲＢ入力に応答し、プロセッサは４軸モードにあり、スプリット信号は有効にキャンセルされる。端子Ｅ５０６に与えられるCORNER_LOGIC_KILL信号がハイになる時には、ＲＢ／ＬＢ信号は、再び、バッファＵ５０８への入力となり、この場合には、左右のロジックは、生じることなく、従って、ＬＥＤＤ５０３−Ｄ５０６の４つのすべては、オフのままである。
ＬＥＤＤ５０１−Ｄ５０６の典型的な構成が図８に示されており、方向ＬＢ、ＬＦ、ＣＦ、ＲＦ、ＲＢ及びサラウンド（ＳＵＲＲＯＵＮＤ）がディスプレイ・パネル上の適切な位置にあり、これらのラベルは、図７にも示されている。ＬＥＤは、ジーメンス社のＬＤＧ３９０２（緑）などの標準的な５ｍｍ×２ｍｍの矩形タイプであるか、又は、任意の入手可能なタイプである。また、真空蛍光ディスプレイなどの別の形式のディスプレイ技術を、図７の回路にわずかな変更を行うことによって、用いることもできる。
次に図９を参照すると、マイクロプロセッサ５１が図４の自動平衡化感知回路から受け取った信号に従って、左右のチャネルの間の平衡を訂正するアルゴリズムのための流れ図が示されている。
このプロセスは、ステレオ音響信号が処理されているときは常に、有効であることに注意すべきである。ビデオ・ディスク・プレーヤやＣＤプレーヤなどの現代的なソース装置は厳密に等しい左右のチャネル・ゲインを与えるように製造され設計されているが、レコーディング・スタジオやライブでの演奏における楽器やボーカルに対する平衡の変動が集積されることの結果として、様々な程度の平衡のずれた信号が生じる。これらの変動は、典型的には、同じＣＤ上のトラック間でも変化する。従って、常に可能な限り最良のサラウンド・サウンド・プロセッサのパフォーマンスを維持するには、平衡を常にチェックして調整を行うことが必要である。
平衡のずれ検出回路は、図４を参照して、すでに説明されている。この回路は、論理信号であるAUTO_BAL_WINDOW、LEFT_HEAVY及びRIGHT_HEAVYを、マイクロプロセッサに提供し、マイクロプロセッサは、図５を参照して説明したように、デジタル・ポテンショメータ５３及び５５に与えられる自動平衡補償を調整する。それぞれの入力チャネルに対してマイクロプロセッサによって決定される全体的なゲインの値は、基準レベルにおけるプロセッサ・コア１２２の中への信号レベルに対する所望の入力ゲインと、自動平衡化の目的で与えられる補償との組合せである。
アルゴリズムのステップは、次の通りである。START（開始）とラベル付けされた点２０１で、連続するループに入ると、システム電力の状態が、テスト２０２においてチェックされる。電力がオフである場合には、自動平衡化プロセスを実現する作用は、全く行われない。典型的にはシステム電力はオフに切り換えられているが、マイクロプロセッサとリモコン受信機とは、常に電力オンの状態にあることを覚えておかなければならない。
システム電力がオンになると、様々な初期化手順が、図９には示されてはいないが、発生する。そして、システムがいったんステレオ信号を再生することができるモードになると、自動平衡回路がオンに切り換えられる。
AUTO_BAL_WINDOW信号は、テスト２０３において、ハイであるのかどうかが周期的にチェックされ、そうでない場合には、一般的に、ループは、電力状態とAUTO_BAL_WINDOW信号の状態との両方を、チェックし続ける。
信号AUTO_BAL_WINDOWがハイである任意の周期の間には、信号LEFT_HEAVY及びRIGHT_HEAVYが、テスト２０４及び２０６によって、どちらかがアクティブであるかどうかが周期的にチェックされる。何らかの行動が開始される前に、これらの信号の連続的なサンプルが、ある最小限の数だけとられ、生じる可能性のある僅かなグリッチ（glitch）に起因するスプリアスな変化を回避する。このようにして、左右のケースのそれぞれに対して、エラーの存在しない間は、ブロック２０５及び２０７において、カウンタ変数が、連続的にゼロにリセットされる。再び、一般的には、この手順は、AUTO_BAL_WINDOW信号がハイであるときには、ステップ２０２−２０７のすべてを循環する。
LEFT_HEAVY信号がハイである場合には、左カウントが、ボックス２０８でインクリメントされ、テスト２０９では、行動がなされる前に最小の数の要求されるサンプルにそれが到達するかどうかがチェックされる。そうでない場合には、サイクルは、AUTO_BAL_HIGHのチェックを継続し、適切なように、左カウントをインクリメントする。
左カウントLCOUNTがいったん最小の数MINに到達すると、テスト２０９は、図９の下側のループに分岐する。再び、テスト２１０において、AUTO_BAL_WINDOWがハイのままであるかどうかがチェックされ、また、テスト２１１において、LEFT_HEAVYがハイのままであるかどうかがチェックされる。テスト２１２で、そのゲインを増加させるために左側チャネルに先に与えられた補償がゼロでない場合には、それは、ボックス２１４で減少され、そうでない場合には、ボックス２１３において補償が右側チャネルに加えられ、ゲインを増加させる。この補償が徐々に生じるようにするために、テスト２１０における比較に戻る前に、何らかの遅延２１５が導入される。テスト２１０において、LEFT_HEAVY信号が再びローになると、プロセスは、ボックス２０５に分岐して、左側のサンプル・カウントをゼロにする。この行為は、テスト２１０が否定的である場合にも生じる。
図９には示されてはいないが、与えられる補償は、最小値に限定されており、それによって、中心から本当に左側にある信号に対する不適切な訂正の可能性を減少させている。
RIGHT_HEAVY信号がハイである状況でも、同じ方式が適用されるが、この場合には、まず、右側のチャネルの補償を減少させ、次に、RIGHT_HEAVY信号が再びローになるまで、左側のチャネル補償を増加させる。
図９では、テスト２０６が、RIGHT_HEAVY信号がハイであると判断する場合には、右側のサンプル／カウント変数は、ボックス２１６においてインクリメントされ、MIN値に到達するまで、テスト２１７においてチェックされる。テスト２１８においてAUTO_BAL_WINDOWがハイのままである場合には、RIGHT_HEAVY信号は、テスト２１９においてハイのままであり、テスト２２０は、右側のチャネル補償がいくらかでもあるかどうかを判断し、それによって、ボックス２２２は、それを減少させ、そうでない場合には、ボックス２２１が、右側の補償を増加させる。再び、遅延２２３が、変動をゆっくりと保つために、含まれる。AUTO_BAL_WINDOW信号がテスト２１８でローになるか、又は、RIGHT_HEAVY信号がテスト２１９でローになるかのどちらかである場合に、ループは、中断される。
LEFT_HEAVYとRIGHT_HEAVYとの両方がAUTO_BAL_WINDOWがハイである周期の間にいったんローになると、このユニットは、平衡がとれていることになる。すると、補償の総量は、長い時間周期にわたって、非常に徐々に減少され、それによって、回路が、平衡を公称条件に戻す方法が存在するようにする。
これは、メイン・ループに通常戻るテスト２２４における最後の自動平衡調整からいくらかの時間経過があることをチェックすることによって達成される。経過した時間が設定された値Ｔを超える場合には、左右の補償値は、テスト２２５において、どちらがゼロでないかがチェックされ（任意の与えられた時間では、ただ１つだけがそうであり得る）、その値は、ボックス２２６か２２７のどちらかで、デクリメントされる。この後で、または、両方の補償値がゼロである場合には、テスト２０２において、再びメイン・ループに入ることになる。
マイクロプロセッサ５１がこのタスクを連続的に実行することは理解されるであろうが、これらのタスクを行っていない間に、プロセッサの多くの他のパラメータをモニタし更新することも可能である。
次に図１０を参照すると、自動入力較正とゲイン設定との流れ図が示されている。
典型的なソースに対しては、通常、オーディオ・テープのための「ドルビ（Dolby）レベル」などの較正レベルが存在し、映画サウンドやそれ以外の媒体についても同様である。較正プロセスの目的は、システムへの入力の内部ゲインを適切な値に設定して、信号のピーク・レベルを、ドルビやそれ以外の基準信号レベルと等しくすることである。
ある状況では、基準レベルが入手できず、システムは、再生されている材料のレベルを平均化することによってレベルを評価しなければならない。
入力レベル較正（それぞれの入力選択の左右のチャネルに対する）のための基本的アルゴリズムは、最初に、基準信号をこれらの入力に与えることである。マイクロプロセッサは、図４に示された信号AUTOBAL_KILLを用いることにより消勢されている自動平衡(auto balance)を用いて、入力における信号レベルをサンプリングし、基準レベルを超えるまで、チャネル・ゲインを徐々に増加させる。ゲインが元々高すぎる場合には、信号レベルが基準よりも下まで下降するまで、ゲインを減少させ、次に、基準レベルを僅かに超えるまで増加させる。
このプロセスの間には、ソースの材料は、従来のテスト・トーン又はノイズではなく音楽でもあり得るので、代表的なレベルの決定は、より複雑になる。データは、フィルタリングされ、ある数のサンプルが、基準レベルの上または下にあるにちがいないことを補償する。ただ１つの間違ったサンプルだけでは、較正が変更されることはない。
信号レベルを基準レベルまで上昇させるのに充分な程度まで感度を上昇させることができない場合には、または、それが高すぎて充分に下降させることができない場合には、元の値に戻り、エラー・メッセージがビデオ・スクリーン上に示される。
これらの注意事項を念頭におくと、信号レベルが（基準レベルとの関係で）ハイであるかローであるかのテストは、一般に、単純な瞬間的な比較または短期的な平均の比較ではなく、結果的に信号レベルの代表的平均化（representative averaging）を生じる比較的多数のサンプルに関係するテストである。
図１０では、アルゴリズムは、START端子３０１を通じて開始され、電力がオフの場合は、どのような行動をとることもなくループ・バックする電力オン・テスト３０２を含む。テスト３０３は、入力較正モードが選択されたかどうかを判断して、そうでない場合には、他のモード選択にコントロールを転送する。
テスト３０４では、入力チャネルが選択されていない場合には、流れは、ブロック３０５に移動し、そこで、信号源がユーザによって選択される。典型的には、スクリーンがモニタ上に現れ、可能性のある選択を示し、ユーザからの選択を要求し、このユーザによる選択が、図１のコントロール・パネル８０やリモコン８６を介して、入力される。
選択されたチャネルは、ドルビ・レベルのテスト・トーンなどの再生されている代表的な信号や、または、上述したように、代表的な音楽サンプルを有しているはずである。信号レベルが当初高すぎる場合には、コントロールは、テスト３０６によって、右側の分岐に移動し、そうでない場合には、左側の分岐のテスト３０７に移動する。信号が基準レベルよりも下にある限りは、ブロック３０８は、チャネル・ゲインをインクリメントする。このプロセスは、徐々に行われ、マイクロプロセッサに、応答して新たな入力信号レベルを測定する適当な時間を与える。レベルが基準レベルまで上昇すると、コントロールは、再び、右側の分岐に移動する。
この分岐では、信号レベルがテスト３０９において基準レベルよりも高い場合には、チャネル・ゲインは、再び基準レベルよりも下がるまで、ブロック３１０において、徐々に減少される。示されていないが、更なるループが追加され、最終的にゲインが基準レベルを僅かに超えるまでもう一度増加させる。このようにして見いだされたゲインは、選択されたチャネルのために、マイクロプロセッサに記憶される。
ゲインが調整されると、テスト３１１は、例えば、第１の信号がステレオ音響対の左側の入力であるかどうかなど、別のチャネルがテストされるべきかどうかを判断する。テストされる第２のチャネルは、通常は、対応する右側の入力である。別のチャネルがテストされる場合には、ブロック３１２においてチャネルを選択した後で、同じ手順が、この別のチャネルに対しても行われる。そうでない場合には、アルゴリズムは、プロセスがEXIT（終了）端子３１３に分岐する際に終了する。
図１０には示されていないが、追加的な健全性チェックが実行される。すなわち、入力感度が、基準レベルに到達するのに充分な程度に増幅することができない場合や、高すぎて、基準レベルに到達するのに充分な程度まで減少させることができない場合には、エラー・メッセージが発生され、コントロールは、その当初の、すなわち、デフォルトの値にリセットされる。
図１１は、聴取室を設定して平衡化し、マイクロフォンに頼って、「理想的」な聴取位置の近傍における音響レベルを判断するためのアルゴリズムの流れ図が示されている。
このアルゴリズムは、図１０のものと類似している。この回路を含む多くのサラウンド・サウンド・プロセッサでは、ノイズ発生器とシーケンサとは、部屋の設定を補助する標準的な設備である。しかし、調整は耳によって、手動で行われ、それぞれの出力レベルを、リスナの位置の同じ音響レベルにシーケンシャルに調整する。ここでの新たな追加は、図３のマイクロフォンとディテクタ回路との使用であり、それにより、マイクロプロセッサが、すべての５つのゲイン値を調整することが可能になり、電力増幅器とラウドスピーカとを用いて、すべての出力チャネルに対する適切な平衡が保証される。
アルゴリズムでは、出力レベルは、基準レベルを超えるまで徐々に上昇され、次に、それを下回るまで減少される。そして、最後に、読み取り値の平均をとることによって、それぞれの個別のソースに対する正しいゲイン値を与えるように設定される。
それぞれのチャネルとラウドスピーカとは、このようにしてテストされ、入力増幅器のゲインは、信号源とは関係なく同じ入力レベルを与えることができる。
図１１では、アルゴリズムは、端子４０１を通じて開始され、テスト４０２では、再び、電力状態がチェックされる。テスト４０３においてチェックがなされたときに、AUTO_CALIBRATEモードが選択されと、システムは、テスト４０４において、測定マイクロフォンが接続されているかどうかをチェックする。
接続されていない場合には、メッセージが表示され、ユーザにマイクロフォンを接続し位置決めすることを依頼する。そうでない場合には、ノイズ源がブロック６において選択され、テスト４０７は、出力チャネル選択がなされたかどうかをチェックする。そうでなければ、左側フロント（ＬＦ）チャネルがブロック２０８において選択され、ノイズ源が、次に、先に図１０を参照して説明されたレベリングを実行するすべてのチャネルを通じて循環する。これらのチャネルは、それぞれ、ＣＦ、ＲＦ、ＲＢ、ＬＢ及びＣＢである。すべてのチャネルがテストされると、アルゴリズムは、端子４１６を介して、終了する。
システムにおいてマイクロプロセッサを用いることによって、ユーザとの相互作用がより容易となり、リスナを包囲している多数のラウドスピーカの間でのサウンドのマルチチャネルの再配分の可能である最良な表現を与える聴取環境の適切なパラメータの正確な調整が可能となる。同時に、、デジタル遅延が用いられるモードにおける後方チャネルを例外として、純粋なアナログ信号経路を用いることによって、オーディオの質も維持される。上述の場合には、マイクロプロセッサが、較正が進行中の間、情報をユーザに表示し、どちらのラウドスピーカが較正されているかを、インストール・メニュに先に入力されているスピーカの設定に従って示す。どのようなものでもワイアリング・エラーが生じる場合や、間違ったコンフィギュレーションが入力された場合には、これは、較正手順で明らかになる。
以上で、好適実施例の詳細を説明したが、当業者には、回路及びアルゴリズムの多くの修正及び適用を、明細書、請求の範囲、図面に記載された本発明の精神から離れることなく、行うことができることは明らかである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図６】
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【図８】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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