JP2005354695A - オーディオ信号処理 - Google Patents

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Abstract

【課題】 本発明は、オーディオ信号処理に関すると共に、２つより多い出力チャンネルを生成するための２チャンネルのオーディオ信号の処理方法を提供する。
【解決手段】 ２つより多い出力チャンネルを供給するために、音声入力の２チャンネルを処理するためのオーディオシステム。入力は、従来のステレオの素材、または圧縮されたオーディオ信号データであり得る。オーディオ処理は、入力信号を周波数帯域に分割すると共に、帯域毎に異なる可能性がある処理に従って周波数帯域を処理することを含む。オーディオ処理は、“（Ｌ−Ｒ）信号”の処理を含まない。
【選択図】 図２

Description

本発明は、オーディオ信号処理に関すると共に、より一般的には、２つより多い出力チャンネルを生成するための２チャンネルのオーディオ信号の処理方法に関するものである。
本発明は、オーディオ信号処理に関すると共に、より一般的には、２つより多い出力チャンネルを生成するための２チャンネルのオーディオ信号の処理方法に関するものである。
本発明の特徴の１つにおいて、ｎが２より多いときに、ｎ個の出力オーディオチャンネル信号を供給するために２つの入力オーディオチャンネル信号を処理するための方法は、第１の入力チャンネル信号及び第２の入力チャンネル信号を、複数の対応する非低音周波数帯域の信号に分割するステップと、第１のチャンネルの第１の周波数帯域オーディオ信号の振幅、及び第２のチャンネルの第１の周波数帯域オーディオ信号の振幅を供給するために、第１のチャンネルの第１の周波数帯域オーディオ信号と、第２のチャンネルの第１の周波数帯域オーディオ信号とを供給する１つの周波数帯域における２つの入力チャンネルのオーディオ信号の振幅を測定するステップと、第１の周波数帯域の相関関係を供給するために、第１のチャンネルの第１の周波数帯域オーディオ信号と第２のチャンネルの第１の周波数帯域オーディオ信号との間の相関関係を決定するステップと、第１の周波数帯域の相関関係に関係すると共に、更に第１のチャンネルの第１の周波数帯域オーディオ信号の振幅、及び第２のチャンネルの第１の周波数帯域オーディオ信号の振幅に関係する第１の係数(ａ(first))によって、第１のチャンネルの第１の周波数帯域オーディオ信号を増減し、第１の増減された第１の出力チャンネルの第１の周波数帯域オーディオ信号の第１の部分を供給するステップと、第１の周波数帯域の相関関係に関係すると共に、更に第１のチャンネルの第１の周波数帯域オーディオ信号の振幅、及び第２のチャンネルの第１の周波数帯域オーディオ信号の振幅に関係する第２の係数(ａ(second))によって、第２のチャンネルの第１の周波数帯域オーディオ信号を増減し、第１の増減された第１の出力チャンネルの第１の周波数帯域オーディオ信号の第２の部分を供給するステップと、中心チャンネル出力オーディオ信号の第１の周波数帯域部分を供給するために、第１の増減された第１のチャンネルの第１の周波数帯域オーディオ信号の第１の部分と、第１の増減された第１のチャンネルの第１の周波数帯域オーディオ信号の第２の部分とを結合するステップとを備えることを特徴とする。方法は、左チャンネル出力信号の第１の周波数帯域部分を供給するために下記の数１で示される第３の係数(ａ(third))によって第１のチャンネルの第１の周波数帯域オーディオ信号を増減する処理を更に備えることができる。
Figure 2005354695
方法は、左の非低音オーディオ信号を供給するために、左チャンネル出力オーディオ信号の第１の周波数帯域部分と、第１のチャンネルのオーディオ信号の第１の周波数帯域部分とを結合する処理を更に備えることができる。周波数帯域は、時間的に変化し得る。第１の周波数帯域は、音声帯域であり得る。２つの入力オーディオチャンネル信号は、圧縮されたオーディオ信号データを含む。圧縮されたオーディオ信号は、“ＭＰ３”フォーマットである可能性がある再構成不可能型（non-reconstructable）データフォーマットの形式であり得る。
本発明の別の特徴において、ｎが３より多いと共に、サラウンドチャンネルを備えるｎ個の出力オーディオチャンネル信号を供給するために２つの入力オーディオチャンネル信号を処理するための方法は、２つの入力チャンネルを対応する複数の非低音周波数帯域に分割するステップと、中心チャンネル出力信号、及び２つの非サラウンド非中心チャンネル出力信号の対応する周波数帯域を供給するために、複数の入力チャンネル非低音周波数帯域のそれぞれを処理するステップと、サラウンド出力チャンネル信号を供給するために、２つの非サラウンド非中心チャンネル出力信号の内の少なくとも１つを処理するステップとを備え、２つの非中心チャンネル出力信号を処理するステップが、２つの入力チャンネルの間の差を表す信号を処理するステップを備えていないことを特徴とする。２つの非中心チャンネル出力信号を処理するステップは、２つの非中心入力チャンネル信号の内の１つに対する時間遅延処理、減衰処理、及び位相シフト処理の内の少なくとも１つを備える。
本発明の別の特徴において、ｎが２より多いときに、ｎ個の出力オーディオチャンネルを供給するために２つの入力オーディオチャンネルを処理するための方法は、第１の入力チャンネル信号及び第２の入力チャンネル信号を、複数の対応する非低音周波数帯域に分割するステップと、中心出力チャンネル信号の第１の周波数帯域の第１の部分を供給するために、第１の処理に従って第１の入力チャンネルの第１の周波数帯域オーディオ信号を処理するステップと、中心出力チャンネル信号の第１の周波数帯域の第２の部分を供給するために、第２の処理に従って第２の入力チャンネルの第１の周波数帯域オーディオ信号を処理するステップと、中心出力チャンネル信号の第２の周波数帯域の第１の部分を供給するために、第３の処理に従って第１の入力チャンネルの第２の周波数帯域オーディオ信号を処理するステップと、中心出力チャンネル信号の第２の周波数帯域の第２の部分を供給するために、第４の処理に従って第２の入力チャンネルの第２の周波数帯域オーディオ信号を処理するステップとを備え、第３の処理が、第１の処理及び第２の処理と異なると共に、第４の処理が、第１の処理及び第２の処理と異なることを特徴とする。方法は、非中心出力チャンネル信号の第１の周波数帯域の第１の部分を供給するために、第５の処理に従って第１の入力チャンネルの第１の周波数帯域オーディオ信号を処理するステップと、非中心出力チャンネル信号の第２の周波数帯域の第１の部分を供給するために、第６の処理に従って第１の入力チャンネルの第２の周波数帯域オーディオ信号を処理するステップとを更に備え、第５の処理が、第６の処理と異なることを特徴とする。第１の処理は、第１の入力チャンネルの第１の周波数帯域オーディオ信号を係数“ａ”によって増減するステップを備えることができる。第５の処理は、第１の入力チャンネルの第１の周波数帯域オーディオ信号を下記の数２に示す係数によって増減するステップを備える。
Figure 2005354695
中心出力チャンネル信号が係数“ａ”によって増減された第１の入力チャンネルの第１の周波数帯域オーディオ信号を含むように、及び非中心出力チャンネル信号が下記の数３に示す係数によって増減された第１の入力チャンネルの第１の周波数帯域オーディオ信号と減衰されない第１の入力チャンネルの第２の周波数帯域信号とを含むように、第６の処理は、減衰されない第１の入力チャネルの第２の周波数帯域オーディオ信号を供給するステップを備えることができる。
Figure 2005354695
中心出力チャンネル信号が係数“ａ”によって増減された第１の入力チャンネルの第１の周波数帯域オーディオ信号を含むと共に、第１の入力チャンネルの第２の周波数帯域オーディオ信号を一部たりとも含まないように、第３の処理は、中心出力チャンネル信号の第２の周波数帯域の第１の部分を供給するために、第１の入力チャンネルの第２の周波数帯域オーディオ信号を供給しないステップを備えることができる。第６の処理は、減衰されない第１の入力チャンネルの第１の周波数帯域オーディオ信号を供給するステップを備えることができる。第１の処理、第２の処理、第３の処理、または第４の処理の内の少なくとも１つは、時間的に変化し得る。
本発明の更に別の特徴において、ｎが２より多いときに、ｎ個の出力オーディオチャンネル信号を供給するために、再構成不可能な（unreconstructable）圧縮されたオーディオ信号データを備える２つの入力オーディオチャンネル信号を処理するための方法は、入力オーディオチャンネル信号を周波数帯域に分割するステップと、周波数帯域を別々に処理するステップと、ｎ個の出力オーディオチャンネルを供給するために、別々に処理された周波数帯域を結合するステップとを備えることを特徴とする。周波数帯域を別々に処理するステップは、第１のチャンネルの第１の周波数帯域信号を増減するステップと、第２のチャンネルの第１の周波数帯域信号を増減するステップとを備えることができ、別々に処理するステップは、第１の入力オーディオチャンネル信号のあらゆる部分と、第２のオーディオチャンネル信号との間の差を表す信号を処理するステップを備えていないことを特徴とする。
添付の図面と一緒に読まれるとき、他の特徴、目的、及び利点は、次の詳細な記述から明白になる。
図面のいくつかの図の要素は、構成図における個別素子として示されると共に説明され、かつ「回路」と言われるが、特に示されない限り、それらの要素は、アナログ回路、デジタル回路、またはソフトウェア命令を実行する１つ以上のマイクロプロセッサの内の１つとして、またはそれらの組み合わせとして実施されることができる。ソフトウェア命令は、デジタル信号処理（ＤＳＰ）命令を有することができる。特に示されない限り、信号線は、別個のアナログ信号線もしくはデジタル信号線として、オーディオ信号の個別のストリームを処理するための適切な信号処理に対応する単一の別個のデジタル信号線として、もしくは無線通信システムの要素として実施されることができる。処理操作のいくつかは、係数の計算及びアプリケーションに関して表される。係数を計算して適用することに相当するものは、他の信号処理技術によって実行され得ると共に、この特許出願の範囲内に含まれる。特に示されない限り、オーディオ信号は、デジタル方式かアナログ方式のいずれかにおいて符号化されることができる。
図１Ａ及び図１Ｂを参照すると、２つのオーディオシステムが示される。図１Ａにおいて、ステレオオーディオ信号ソース２Ａは、“ｘ”チャンネル、もしくは“ｘ．１”チャンネルの復号化及び再生システム８に接続される。復号化及び再生システム８は、中心チャンネル、及び少なくとも１つのサラウンドチャンネルを有する複数“ｘ”チャンネルのオーディオチャンネルを備えている。一般的に、“ｘ”は“４”または“５”であるが、しかし更に多くても良い。復号化及び再生システムは、同様に、“．１”によって示されたような低周波効果（low frequency effects：ＬＥＦ）チャンネルを備えることができる。復号化及び再生システム８は、ステレオオーディオソース２Ａから、ステレオオーディオ信号を受信すると共に、“ｘ”チャンネルを供給するために、以下に示された方法でステレオオーディオ信号を処理する。
追加のチャンネルを供給するためにステレオオーディオ信号を処理する多くの復号化及び再生システムは、好ましくない音響効果を“ｘ”チャンネル再生、もしくは“ｘ．１”チャンネル再生のチャンネルの１つ以上に導入する。いくつかの復号化及び再生システムは、サラウンドチャンネルを生成するために、“（Ｌ−Ｒ）信号”を分割すると共に処理することができる。“（Ｌ−Ｒ）信号”は、“Ｌ（左のチャンネル）信号”と、対応する“Ｒ（右のチャンネル）信号”との間の差である信号を参照する。場合によっては、ステレオ再生のために生成された素材に存在するＬ信号とＲ信号との間の差は、サラウンドスピーカーから放出されることを意図されなかった、内容創作者（content creator）によって望まれる音響効果から生じる可能性がある。いくつかの従来のサラウンドオーディオシステムにおいて、“（Ｌ−Ｒ）信号”は、サラウンドスピーカによって放出されることを意図していると説明される。もし通常に生成されたステレオ録音の“（Ｌ−Ｒ）信号”が、サラウンドスピーカーによって放出されることを意図していると説明される場合、聞き手の前方から到来することを意図された音は、聞き手の後方から到来するように思われる可能性がある。もし“（Ｌ−Ｒ）信号”が、サラウンドスピーカー信号を生成するために使用される場合、ボーカル音声は、良く固定されない可能性があるか、または空間に関する効果が内容創作者によって意図されたものから変更される可能性があるか、または聞き取れる人工音が出現する可能性がある。
図１Ｂにおいて、オーディオ信号データコンプレッサ４は、オーディオ信号ソース２Ｂからオーディオ信号データを受信すると共に、オーディオ信号データを圧縮し、そして圧縮されたオーディオ信号データを圧縮オーディオ信号データ記憶装置６に記憶する。復号化及び再生システム８は、圧縮されたオーディオ信号を復号し、“ｘ”チャンネルを供給するようにオーディオ信号を処理すると共に、復号されたオーディオ信号を音響エネルギーへ変換する。
オーディオ信号ソース２Ａは、ＣＤプレーヤーのような従来のステレオ装置であり得るか、あるいは、同様にＡＭまたはＦＭ無線受信機、ＩＢＯＣ（in-band on channel）無線受信機、衛星無線受信機、もしくはインターネット装置によって受信されたステレオ無線信号であり得る。オーディオ信号ソース２Ｂは、同様にＣＤプレーヤーのような従来のステレオ装置であり得るが、しかし同様にマルチチャネルオーディオソースでもあり得る。オーディオ信号データコンプレッサ４は、オーディオ信号データが、圧縮されないオーディオ信号データより、更に迅速に、かつ更に少ない帯域幅によって送信され得るように、または著しく更に少ないメモリに記憶されるように、あるいはその両方であるように、（もし必要であるならば、マルチチャンネルを２チャンネルにダウンミックス（downmix）すると共に）オーディオ信号データを圧縮するオーディオ信号データコンプレッサの多くの種類の内の１つであり得る。いくつかのコンプレッサは、再構成不可能型、または“不可逆の”方法においてデータを圧縮し、すなわちそれは、原信号データが復号化及び再生システム８によって正確に再現されることができないように、それらが、いくつかの情報が切り捨てられる方法で信号を圧縮することである。そのような装置の１つのクラスは、いわゆるＭＰ３圧縮アルゴリズムを使用する。ＭＰ３アルゴリズムを使用するコンプレッサは、一般的にハードディスクのような記憶装置６にオーディオ信号を記憶すると共に、記憶されたオーディオ信号は、その場合に、ポータブルＭＰ３プレーヤー上のハードディスクのような別の記憶装置にコピーされることができるか、または復号化及び再生システム８によって復号化されると共に変換されることができる。“不可逆の”コンプレッサがデータを切り捨てる可能性があるので、記憶装置に記憶されるオーディオ信号は、音響エネルギーに変換され得る好ましくない人工音を有している可能性がある。圧縮アルゴリズムは、そのため、それらの人工音が隠蔽されると共に、従って、従来のステレオシステム上で再生されたときに実質的に聞き取れないように構成されることができる。
ＭＰ３アルゴリズムのような多くのアルゴリズムは、記憶装置へ２チャンネル（一般にステレオのＬ及びＲ）のオーディオ信号を供給するように設計されている。圧縮されたオーディオ信号がステレオの再生装置によって復号化されると共に変換されるとき、上述されたように、データを切り捨てることに起因する人工音は、隠蔽（マスキング：masking）のおかげで実質的には聞き取れない。
しかしながら、いくつかの再生装置は、例えば左右のチャンネルに加えて、中心チャンネル及び１つ以上のサラウンドチャンネルという、２つを超えるチャンネルを備えている。これらのマルチチャネル再生システムのいくつかは、中心チャンネル及び１つ以上のサラウンドチャンネルのような追加のチャンネルを供給するために２つのチャンネルを処理する信号処理回路を備えている。しかしながら、時々、追加のチャンネルを供給するための２つのチャンネルの処理は、データを切り捨てることによって生成された人工音が隠蔽なれない状態になる原因となり、それらの人工音は聞き取れると共に煩わしい。
追加のチャンネルを供給するための２つのチャンネルの処理が、どのように人工音を隠蔽されない状態にすることの原因となり得るかの１つの例は、差の操作（すなわち、“（Ｌ−Ｒ）信号”を生成すること）が追加のチャンネルを生成するために使用される場合である。ＭＰ３アルゴリズムのようなアルゴリズムによって圧縮されたオーディオ信号において、復元されたＬ信号及びＲ信号（すなわち、不可逆的な圧縮処理と復元処理とを通過することの結果である信号）の差信号は、圧縮されないＬ入力信号とＲ入力信号との間の差を表すことができない。その代りに、復元されたＬ信号とＲ信号との間の差のかなりの部分は、圧縮アルゴリズムによってデータを切り捨てることに起因する人工音である可能性がある。復元されたＬ信号及びＲ信号に共通であった内容のいくつかは、人工音を隠蔽するために必要であった可能性がある。もしこの共通の内容が、差の操作（すなわち、復元されたＬ信号とＲ信号との差である信号を生成すること）によって取り除かれる場合、人工音は隠蔽されない状態になると共に、従って聞き取ることができる。言い方を変えると、復元されたＬ信号及びＲ信号はそれぞれ人工音を有するが、しかし信号対人工音比（信号対雑音比に類似している）は十分に高く、それらの人工音は聞こえない。復元された信号に関して差の操作を実行することによって共通の内容を抽出することは、有効な信号内容を取り除く可能性があり、従って信号対人工音比が著しく更に低くなると共に、それらの人工音は聞き取ることができる。
図２を参照すると、復号化及び再生システム８が示される。復号化及び再生システム８は、各々がフィルタネットワーク１２Ｌ及びフィルタネットワーク１２Ｒとそれぞれ通信するように接続された２つの入力端子１０Ｌ及び入力端子１０Ｒを備える。フィルタネットワーク１２Ｌ、及びフィルタネットワーク１２Ｒは、それぞれ、“Ｌ１・・・Ｌｎ”及び“Ｒ１・・・Ｒｎ”と示されたｎ本の信号線によってステアリング回路４０に接続される。ステアリング回路４０は、ラウドスピーカー２０Ｌ（左側）、ラウドスピーカー２０ＬＳ（左側のサラウンド）、ラウドスピーカー２０Ｃ（中心）、ラウドスピーカー２０Ｒ（右側）、及びラウドスピーカー２０ＲＳ（右側のサラウンド）に接続されると共に、ラウドスピーカー２０Ｌ、ラウドスピーカー２０ＬＳ、ラウドスピーカー２０Ｃ、ラウドスピーカー２０Ｒ、及びラウドスピーカー２０ＲＳは、以下では集合的にラウドスピーカー２０と呼ばれることができる。フィルタネットワーク１２Ｌ、及びフィルタネットワーク１２Ｒは、同様に低音処理回路４２に接続されることができ、低音処理回路４２は、低音のラウドスピーカー４４に接続されることができる。一般にオーディオシステムに存在する増幅器及びデジタル／アナログ変換器のようないくつかの要素は、この図においては示されない。
動作中、（圧縮されたオーディオ信号のストリーム、放送オーディオ信号のストリーム、従来のステレオ信号のストリーム等であり得る）オーディオ信号ストリームの（左のチャンネルのような）チャンネルは、端子１０Ｌにおいて受信されると共に、フィルタネットワーク１２Ｌによってｎ個の周波数帯域に分割される。フィルタネットワーク１２Ｌは、同様に低音の周波数帯域を分割することができる。オーディオ信号の（右のチャンネルのような）第２のチャンネルは、端子１０Ｒにおいて受信されると共に、フィルタネットワーク１２Ｒによってｎ個の周波数帯域に分割される。フィルタネットワーク１２Ｒは、同様に低音の周波数帯域を分割することができる。
ステアリング回路４０は、左右の信号のいくつかの周波数帯域を処理すると共に、音響エネルギーに変換するためのラウドスピーカー２０に送信される出力マルチチャンネルオーディオ信号を形成するために、周波数帯域を再結合する。複数のチャンネルは、サラウンドチャンネルを有することができる。簡単にするために、左のスピーカーに送信されるためにステアリング回路によって形成されたオーディオ信号は、以下では“左のスピーカー信号”と呼ばれることになる。同様に、中心のスピーカーに送信される信号は、“中心のスピーカー信号”と呼ばれることになり、右のスピーカーに送信される信号は、“右のスピーカー信号”と呼ばれることになる。また、左のサラウンドスピーカーに送信される信号は、“左のサラウンドスピーカー信号”と呼ばれることになると共に、右のサラウンドスピーカーに送信される信号は、“右のサラウンドスピーカー信号”と呼ばれることになる。ステアリング回路４０は、スケーリング係数（scaling factor）で信号を増減することによって、各周波数帯域を操作すると共に、いくつかの実施例においては、出力チャンネル信号を形成するためにいくつかの周波数帯域からの信号を加算するアナログ加算器を通じて、増減された信号を出力チャンネルに出力することができる。スケーリング係数は、“０”（完全な減衰を示すこと）と“１”（単位ゲイン（unity gain））との間のように、値の範囲を有することができる。一方、スケーリング係数は、“０”から“１”以外の範囲を有するか、または“デシベル（ｄＢ）”で表されることができる。従来のオーディオシステムは、同様に、利用者が個々のスピーカーにおける、またはスピーカーのグループにおける信号の増幅量を制御することを可能にするために、バランス制御またはフェード制御を利用者に提供する。ステアリング回路４０の動作の更に明確な記述は、以下で説明されることになる。
ここで図３を参照すると、図２のフィルタネットワーク１２Ｌ、またはフィルタネットワーク１２Ｒに適している回路が示される。入力端子１０Ｌは、並列に、ローパスフィルタ２５と、バンドパスフィルタ２７Ａ及びバンドパスフィルタ２７Ｂと、ハイパスフィルタ２８とに接続される。ローパスフィルタ２５の出力信号は周波数帯域Ｌ１であり、バンドパスフィルタ２７Ａの出力信号は周波数帯域Ｌ２であり、バンドパスフィルタ２７Ｂの出力信号は周波数帯域Ｌ３であり、そしてハイパスフィルタ２８の出力信号は周波数帯域Ｌ４である。
図３のフィルタネットワークは、単に代表的である。デジタルフィルタネットワーク、またはアナログフィルタネットワークの多くの他の種類が使用され得る。
図２のステアリング回路４０の動作は、多数の方法で決定されると共に実行され得る。所望の動作は、例えばリスニングテストによって主観的に、または例えばテストオーディオ信号に対する所定の測定可能な反応によって客観的に、または主観的な方法と客観的な方法との組み合わせによって、決定され得る。所望の動作は、ある種の代数方程式、または方程式とルックアップテーブルのセットによって、もしくは、ある種の法則をベースにしたロジックによって、もしくは、代数方程式、ルックアップテーブル、及び法則をベースにしたロジックの中のいくつかの組み合わせによって実行されることができる。代数方程式、または法則のセットは単純であり得るか、または複合的であり得ると共に、例えば、１つのスペクトル帯域に適用されたステアリング回路の動作は、隣接の帯域における状態によって影響を受けるであろう。
スペクトル帯域の各々（例えば、図２の帯域Ｌ１／Ｒ１、帯域Ｌ２／Ｒ２2、帯域Ｌ３／Ｒ３等）は、異なって扱われ得ると共に、各帯域はステアリング回路によってそれに適用された異なる動作を有することができる。各帯域の動作は、時間の経過と共に変化することができる。動作は、代数方程式において表され得ると共に、（以下で示される相関係数のような）各周波数帯域に関する変数の値は、異なる周波数帯域においては異なる動作となる同じ代数方程式となり得る。変数の値は、時間的に変化し得ると共に、時間の経過に伴う各帯域に対する動作の変化、及び別の周波数帯域の動作と異なる１つの周波数帯域の動作となる。更に、異なる方程式は、異なる帯域において動作を制御するために使用されることができる。ステアリング回路によって適用された動作は、帯域の１つ以上に対して少しも変更を加えることを含まないと共に、それは“１”のスケーリング係数によって示され得る。動作は、同様に、帯域の１つ以上に対して信号を著しく減衰させることを含むことができると共に、それは“０”のスケーリング係数によって示され得る。
ここで図４を参照すると、更に詳細に示されるステアリング回路４０と共に、復号化及び再生システム８が示される。フィルタネットワーク１２ＬのＬ１出力端子、及びフィルタネットワーク１２ＲのＲ１出力端子は、帯域１ステアリングロジックブロック４６−１に接続される。フィルタネットワーク１２ＬのＬ２出力端子、及びフィルタネットワーク１２ＲのＲ２出力端子は、帯域２ステアリングロジックブロック４６−２に接続される。同様に、フィルタネットワーク１２Ｌの各々の出力端子、及びフィルタネットワーク１２Ｒの対応する出力端子は、ステアリングロジックブロックに接続される。明確にするために、ステアリングロジック４６−１及びステアリングロジック４６−２だけがこの図において示される。４６−１、及び４６−２のような各々のステアリングロジックブロックは、１つ以上のアナログ加算器１８ＬＳ、アナログ加算器１８Ｌ、アナログ加算器１８Ｃ、アナログ加算器１８Ｒ、及びアナログ加算器１８ＲＳに接続される。明確にするために、帯域１ステアリングロジック４６−１及び帯域２ステアリングロジック４６−２からの信号線、及びアナログ加算器１８Ｃに対する信号線のみが示される。アナログ加算器１８ＬＳ、アナログ加算器１８Ｌ、アナログ加算器１８Ｃ、アナログ加算器１８Ｒ、及びアナログ加算器１８ＲＳに対する出力信号線が示されるが、しかしながら、ステアリングロジックによって決まるアナログ加算器の１つ以上に対する信号線は省略されることができる。中心のアナログ加算器１８Ｃからの入力線は、全ての周波数帯域からの入力を示すと共に、ステアリングロジックによって決まるステアリングロジックブロックの１つ以上からの信号線は省略されることができる。アナログ加算器１８ＬＳ、アナログ加算器１８Ｌ、アナログ加算器１８Ｃ、アナログ加算器１８Ｒ、及びアナログ加算器１８ＲＳは、それぞれスピーカー２０ＬＳ、スピーカー２０Ｌ、スピーカー２０Ｃ、スピーカー２０Ｒ、及びスピーカー２０ＲＳに接続される。もしアナログ加算器の１つに対する信号線が１つだけである場合、アナログ加算器は省略され得ると共に、信号線は直接スピーカーに接続し得る。
動作中、周波数帯域に対する４６−１または４６−２のようなステアリングロジックブロックは、左右の周波数帯域オーディオ信号に論理を適用する。４６−１のようなステアリングロジックブロックによって適用された論理は、ステアリングロジックブロック４６−２によって適用された論理、及び他の周波数帯域と関連付けられたステアリングロジックブロックと異なることができる。論理は、各周波数帯域の各チャンネル部分に関して異なる結果をもたらす方程式の形式であり得るか、または各周波数帯域に関して異なる方程式の形式であり得る。各ロジックブロックは、アナログ加算器１８ＬＳ、アナログ加算器１８Ｌ、アナログ加算器１８Ｃ、アナログ加算器１８Ｒ、及びアナログ加算器１８ＲＳの１つ以上に対して、処理されたオーディオ信号を出力する。アナログ加算器１８ＬＳ、アナログ加算器１８Ｌ、アナログ加算器１８Ｃ、アナログ加算器１８Ｒ、及びアナログ加算器１８ＲＳは、周波数帯域からの信号を加算すると共に、音響エネルギーに変換するために接続されたスピーカーに対してオーディオ信号を出力する。
オーディオシステムは、低音の範囲の周波数を処理するための回路を備えることができると共に、低音の範囲の周波数のための個別のスピーカを備えることができる。低音の範囲の周波数を処理するための回路の１つの例は、米国の特許出願09/735,123号で説明される。
ここで図５Ａを参照すると、図４のオーディオ信号処理システムの実装例が示される。図５Ａの実装例において、フィルタネットワークは、４つのスペクトル帯域（それぞれ左右のチャンネルのＬ１、Ｌ２、Ｌ３、及びＬ４と、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４）に対する４つの出力端子を備えている。各ロジックブロックは、振幅検出器２６−１と、相関検出器２４−１と、Ｌ１のような出力端子を左のアナログ加算器１８Ｌに接続する１４Ｌ−１のような増減演算子（scaling operator）と、Ｌ１のような出力端子を中心のアナログ加算器１８Ｃに接続する１６Ｌ−１のような増減演算子と、Ｒ１のような出力端子を右のアナログ加算器１８Ｒに接続する１４Ｒ−１のような増減演算子と、Ｒ１のような出力端子を中心のアナログ加算器１８Ｃに接続する１６Ｒ−１のような増減演算子とを備えている。同様の構成要素を備えている他の周波数帯域のためのロジックブロックは、この図には示されない。左のアナログ加算器１８Ｌは、左のスピーカー２０Ｌに通信するように接続されると共に、伝達関数ブロック２２ＬＳを通じて左のサラウンドスピーカー２０ＬＳに通信するように接続される。右のアナログ加算器１８Ｒは、右のスピーカー２０Ｒに通信するように接続されると共に、伝達関数ブロック２２ＲＳを通じて右のサラウンドスピーカー２０ＲＳに通信するように接続される。
動作中、左のチャンネル信号は、入力端子１０Ｌにおいて受信され、そして周波数帯域Ｌ１、周波数帯域Ｌ２、周波数帯域Ｌ３、及び周波数帯域Ｌ４に分割されると共に、任意に低音の周波数帯域に分割される。右のチャンネル信号は、入力端子１０Ｒにおいて受信され、そして周波数帯域Ｒ１、周波数帯域Ｒ２、周波数帯域Ｒ３、及び周波数帯域Ｒ４に分割されると共に、任意に低音の周波数帯域に分割される。左のチャンネルの周波数帯域Ｌ１、周波数帯域Ｌ２、周波数帯域Ｌ３、及び周波数帯域Ｌ４の各々は、相関検出器２４−１、及び振幅検出器２６−１によって、各々対応する右のチャンネルの周波数帯域Ｒ１、周波数帯域Ｒ２、周波数帯域Ｒ３、及び周波数帯域Ｒ４と共に処理される。振幅検出器２６−１は、左のＬ１帯域の信号と右のＲ１帯域の信号の振幅を測定すると共に、以下で説明されることになるように、１４Ｌ−１及び１６Ｌ−１のような増減演算子に情報を提供する。図示されなかった同様の振幅検出器は、Ｌ２／Ｒ２、Ｌ３／Ｒ３、及びＬ４／Ｒ４のような対応するＬ信号線及びＲ信号線の振幅を測定する。
相関検出器２４−１は、信号線Ｌ１上の信号と信号線Ｒ１上の信号を比較すると共に、相関係数“ｃ１”を供給する。同様の相関検出器は、信号線Ｌ２／Ｌ３、信号線Ｌ３／Ｌ４、及び信号線Ｌ４／Ｒ４上の信号を比較すると共に、相関係数“ｃ２”、相関係数“ｃ３”、及び相関係数“ｃ４”を供給する。“相関”は、信号が時間の経過と共に変化する傾向を参照する。相関は、多数の異なる方法で決定され得る。例えば、簡単な方法において、２つの信号は、同時に起こる期間にわたって比較され得る。相関は、２つの信号がその期間にわたって共に変化する傾向である。同時に起こる期間の一般的な期間は、２〜３ミリセカンドである。更に洗練された方法の相関検出において、データは、異常な状態が相関計算に過度に影響を与えることを防止するために、円滑にされることができるか、または一緒に変化する２つの信号の傾向は、同一の期間上であるが、しかし同時に起こらない期間上で測定されることができる。従って、例えば、時間の経過と共に同様に変化するが、しかし位相がシフトしたか、または時間が遅れた２つの信号は相関があると考えることができる。信号の振幅及び極性は、相関関係を決定する際に考慮されても良いし、考慮されなくても良い。相関関係を決定する更に簡単な方法は、他の方法より更に少ない計算能力を必要とすると共に、多数の状況に対して、他の方法と聞こえるように異ならない結果を生成する。相関関係の程度は、公式に従って計算された相関係数“ｃ”によって一般的に定義される。一般的に、もし相関係数計算式が“０”の結果、もしくは“０”に近い結果をもたらす場合、それらの信号は、“相関がない”と言われる。もし相関係数計算式が“１”の結果、もしくは“１”に近い結果をもたらす場合、それらの信号は“相関がある”と言われる。いくつかの相関係数計算式の計算は、相関係数が負の値を有することを可能にすることができると共に、その結果、“−１”の相関係数は、相関があるが、しかし位相が異なる（または、すなわちお互いに逆に変化する傾向がある）２つの信号を示す。
増減演算子１６Ｌ−１は、相関係数“ｃ１”と、信号線Ｌ１及び信号線Ｒ１上の信号の相対的な振幅とに関連する係数によって、左の低い方の周波数帯域の信号を増減する。結果として生じる信号は、アナログ加算器１８Ｃに送信される。増減演算子１４Ｌ−１は、相関係数“ｃＬ”と、信号線Ｌ１及び信号線Ｒ１上の信号の相対的な振幅とに関連する係数によってＬ１信号を増減すると共に、増減された信号を、アナログ加算器１８Ｌに送信する。Ｒ１信号は、増減演算子１６Ｒ−１において、相関係数“ｃ１”と、信号線Ｌ１及び信号線Ｒ１上の信号の相対的な振幅とに関連する係数によって増減されると共に、アナログ加算器１８Ｃに送信される。増減演算子１４Ｒ−１は、相関係数“ｃ１”と、信号線Ｌ１及び信号線Ｒ１上の信号の相対的な振幅とに関連する係数によってＲ１信号を増減すると共に、増減された信号を、アナログ加算器１８Ｒに送信する。スケーリング係数の決定の個別の例は、以下で説明されることになる。アナログ加算器１８Ｌ、アナログ加算器１８Ｃ、及びアナログ加算器１８Ｒは、それらに送信された信号を加算すると共に、結合された信号を、それぞれスピーカー２０Ｌ、スピーカー２０Ｃ、及びスピーカー２０Ｒに送信する。アナログ加算器１８Ｌ及びアナログ加算器１８Ｒからの信号は、同様に、伝達関数によって処理されると共に、スピーカーＬＳ、及びスピーカーＲＳに送信されることができる。係数の値は、帯域毎に計算されると共に、その結果、係数の値は、周波数帯域Ｌ１／Ｒ１、周波数帯域Ｌ２／Ｒ２、周波数帯域Ｌ３／Ｒ３、及び周波数帯域Ｌ４／Ｒ４に関して異なる可能性がある。更に、Ｌ１係数はＲ１係数と異なる可能性があると共に、Ｌ２係数はＲ２係数と異なる可能性があり、その他も同じである。係数の値は、時間の経過と共に変化することができる。周波数帯域のフィルタの折点周波数の値は、固定されることができるか、または相関関係のようないくつかの要因に基づいて時間的に変化し得る。スケーリング係数を計算するために使用される方程式は、異なる帯域においては異なっても良い。
一実施例において、スピーカー２０Ｌ、スピーカー２０Ｒ、スピーカー２０Ｃ、スピーカー２０ＬＳ、及びスピーカー２０ＲＳは、サブウーファーとサテライトスピーカータイプのオーディオシステムにおけるサテライトスピーカーである。伝達関数２２ＬＳ、及び伝達関数２２ＲＳは、時間遅延処理、位相シフト処理、及び減衰処理を有することができる。他の実施例において、伝達関数２２ＬＳ、及び伝達関数２２ＲＳは、アナログ形式あるいはデジタル形式のいずれかにおける、異なる長さの時間遅延処理、位相シフト処理、または増幅／減衰処理、または時間遅延処理、位相シフト処理、及び増幅処理の中のいくつかの組み合わせであり得る。更に、他の音響部屋の効果をシミュレートするために、他の信号処理操作がスピーカー２０Ｌ、スピーカー２０Ｒ、スピーカー２０Ｃ、スピーカー２０ＬＳ、及びスピーカー２０ＲＳに対する信号に関して実行され得る。
ここで図５Ｂを参照すると、図４のオーディオシステムの要素を具体化する別のオーディオシステムの例が示される。左の信号入力端子１０Ｌは、フィルタネットワーク１２Ｌに接続される。フィルタネットワーク１２Ｌは、低音の周波数帯域と、それらの内の１つが他方より高く“高い方の”周波数帯域と言われると共に、それらの内の１つが他方より低く“低い方の”周波数帯域と言われる２つの非低音の周波数帯域である３つの周波数帯域を出力する。例えば、“低い方の”帯域は、音声帯域（例えば、２０［Ｈｚ］〜４［ＫＨｚ］）であると共に、“高い方の”帯域は、音声帯域より上の周波数である。低音の周波数帯域のための出力端子は、低音の処理回路に接続される。フィルタネットワーク１２Ｌの低い方の非低音の周波数出力端子は、増減演算子１４Ｌ−１及び増減演算子１６Ｌ−１に接続される。増減演算子１６Ｌ−１の出力端子は、アナログ加算器１８Ｃに接続される。増減演算子１４Ｌ−１の出力端子は、アナログ加算器１８Ｌに接続される。フィルタネットワーク１２Ｌの高い方の非低音の周波数出力端子は、アナログ加算器１８Ｌに接続される。アナログ加算器１８Ｌの出力端子は、スピーカー２０Ｌに接続されると共に、この場合それは８［ｍｓ］の時間遅延処理と３［ｄＢ］の減衰処理である伝達関数２２ＬＳを通じて、スピーカー２０ＬＳに接続される。右の信号入力端子１０Ｒは、フィルタネットワーク１２Ｒに接続される。フィルタネットワーク１２Ｒは、フィルタネットワーク１２Ｌによって出力される周波数帯域と同じ３つの周波数帯域を出力する。低音の周波数帯域のための出力端子は、低音の処理回路に接続される。フィルタネットワーク１２Ｒの低い方の非低音の周波数出力端子は、増減演算子１４Ｒ−１及び増減演算子１６Ｒ−１に接続される。増減演算子１６Ｒ−１の出力端子は、アナログ加算器１８Ｃに接続される。増減演算子１４Ｒ−１の出力端子は、アナログ加算器１８Ｒに接続される。フィルタネットワーク１２Ｒの高い方の非低音の周波数出力端子は、アナログ加算器１８Ｒに接続される。アナログ加算器１８Ｒの出力端子は、スピーカー２０Ｒに接続されると共に、この場合それは８［ｍｓ］の時間遅延処理と３［ｄＢ］の減衰処理である伝達関数２２ＲＳを通じて、スピーカー２０ＲＳに接続される。振幅検出器２６−１、及び相関検出器２４−１は、増減演算子にスケーリング係数の計算のための情報を提供するために、それらが左の低い方の信号と右の低い方の信号との振幅を測定すると共に比較し、そして相関関係を決定し得るように、左の低い方の周波数帯域のフィルタネットワーク出力端子、及び右の低い方の周波数帯域のフィルタネットワーク出力端子に接続される。信号の相対的な振幅を考慮するための二乗平均平方根（ｒｍｓ）の値の使用は都合がよいが、しかしピーク値または平均値のような他の振幅測定が使用され得る。
一実装例において、振幅検出器２６−１は、左の低い方の周波数帯域信号の信号振幅、及び右の低い方の周波数帯域信号の信号振幅を測定すると共に、周波数帯域と関連付けられた増減演算子、この場合には増減演算子１４Ｌ−１、増減演算子１６Ｌ−１、増減演算子１４Ｒ−１、及び増減演算子１６Ｒ−１に、振幅情報を提供する。相関検出器２４−１は、左右の低い方の周波数帯域における信号を比較すると共に、下記の数４で示される相関係数を提供する。
Figure 2005354695
ここで、“ＬＬ”及び“ＲＬ”は、ある期間の低い方の周波数帯域のＬ及びＲの二乗平均平方根の値であると共に、“Ｘ”は、ある期間の（Ｌ＋Ｒ）または（Ｌ−Ｒ）の二乗平均平方根の値の内の大きい方の値である。相関係数“ｃＬ”は、“０”から“１”の値を取り得ると共に、“０”は全く相関がない（完全に非相関である）ことを示し、“１”は相関があることを示し、この実装例では、位相は相関係数を計算する際に考慮されない。添え字“Ｌ”が示すものは、相関係数が低い方の非低音の周波数帯域のためのものであるということである。増減演算子１６Ｌ−１は、下記の数５で示される係数によって、左の低い方の周波数帯域信号を増減する。
Figure 2005354695
ここで、“ＬＰＲＬ”は、ある期間の（Ｌ＋Ｒ）または（Ｌ−Ｒ）の二乗平均平方根の値であり、“Ｙ”は、“ＬＰＲＬ”と“ＬＭＲＬ”の内の大きい方の値であって、“ＬＭＲＬ”は、ある期間の（Ｌ−Ｒ）の二乗平均平方根の値である。増減演算子１４Ｌ−１は、下記の数６で示される係数によって、左の低い方の周波数帯域信号を増減する。
Figure 2005354695
増減演算子１６Ｒ−１は、“ａ（ｌｅｆｔ）Ｌ”とは異なるかもしれない下記の数７で示される係数によって、右の低い方の周波数帯域信号を増減する。
Figure 2005354695
増減演算子１４Ｒ−１は、下記の数８で示される係数によって、右の低い方の周波数帯域信号を増減する。
Figure 2005354695
左の高い方の周波数帯域出力は、スピーカー２０Ｌに対するオーディオ信号がフィルタネットワーク１２Ｌからの左の高い方の周波数帯域出力と、増減演算子１４Ｌ−１からの出力とで構成されるように、直接アナログ加算器１８Ｌに接続される。右の高い方の周波数帯域出力は、スピーカー２０Ｒに対するオーディオ信号がフィルタネットワーク１２Ｒからの右の高い方の周波数帯域出力と、増減演算子１４Ｒ−１からの出力とで構成されるように、直接アナログ加算器１８Ｒに接続される。
それぞれ、中心チャンネルに導かれたＬ信号及びＲ信号の一部分を係数“ａ”によって増減すること、及びＬチャンネル及びＲチャンネルに残るＬ信号及びＲ信号の一部分を下記の数９で示される係数によって増減することは、基本的に、中心のスピーカー及び左右のスピーカーに送られるエネルギーの保存となる。
Figure 2005354695
もし、中心のスピーカーにおける増減の結果が非常に強い場合、Ｌ信号及びＲ信号は、相応して著しくあまり強くないことになる。もし（“（Ｌ−Ｒ）信号”でなく）Ｌ信号及びＲ信号が、それぞれ左のサラウンドスピーカー信号及び右のサラウンドスピーカー信号を供給するように処理される場合、その場合に、左のサラウンドスピーカー信号及び右のサラウンドスピーカー信号は、中心のスピーカー信号よりあまり強くないことになる。この関係は、中心及び前方にしっかり固定された状態を維持する中心音像をもたらす。もし、中心のスピーカーにおける増減の結果が弱い場合、Ｌ信号及びＲ信号は、相応して著しく更に強いことになる。もし（“（Ｌ−Ｒ）信号”でなく）Ｌ信号及びＲ信号が、それぞれ左のサラウンドスピーカー信号及び右のサラウンドスピーカー信号を供給するように処理される場合、その場合に、左のサラウンドスピーカー信号及び右のサラウンドスピーカー信号は、中心のスピーカー信号より強いことになる。この関係は、強い中心音像がないとき、広い範囲の音像をもたらす。
ここで図６を参照すると、図５Ｂで示される代表的なステアリング回路４０による、相関関係及び相対的な振幅の様々な組み合わせに対する低い方の非低音の周波数帯域の動作のプロットが示される。
各プロットの左側は、右のチャンネル（例えば、図２のチャンネルＲ１）における信号の振幅が、左のチャンネル（例えば、図２のチャンネルＬ１）における信号と比較して著しく小さい場合（例えば、−２０［ｄＢ］）、または、言い換えると、左のチャンネルにおける信号の振幅が右のチャンネルにおける信号の振幅より著しく大きい場合（以下、“左側が加重された”状態という）の、１つ以上のスペクトル帯域に関する代表的なステアリング回路のステアリング動作を示す。各プロットの右側は、右のチャンネル（例えば、図２のチャンネルＲ１）における信号の振幅が、左のチャンネル（例えば、図２のチャンネルＬ１）における信号と比較して著しく大きい場合（例えば、＋２０［ｄＢ］）（以下、“右側が加重された”状態という）の、１つ以上のスペクトル帯域に関する代表的なステアリング回路のステアリング動作を示す。各プロットの中間の部分は、左のチャンネルの振幅と右のチャンネルの振幅とが実質的に等しい場合の代表的なステアリング回路の動作である。ステアリング回路の動作は、様々な信号に適用されたスケーリング係数に関して表される。代表的なステアリング回路の動作は、３つの状態に関して示される。図６Ａは、左右のチャンネルにおける信号に相関があると共に同位相の状態にあるとき（一般的に“１”の相関係数“ｃ”によって示される）のステアリング回路の結果を示す。図６Ｂは、左右のチャンネルにおける信号に相関がない（一般的に“０”の相関係数“ｃ”によって示される）か、または左右のチャンネルにおける信号が直角位相の状態にあるときのステアリング回路の結果を示す。ステアリング回路の他の例において、信号に相関がないと共に直角位相の状態にあるときの動作は異なる。図６Ｃは、左右のチャンネルにおける信号に相関があると共に位相が異なる状態にある（すなわち、お互いに逆に変化する）ときの代表的なステアリング回路の結果を示す。
プロットは、一般的な動作を説明することを意図していると共に、正確なデータを提供するために使用されることを意図していない。図６及び図７は、相関係数“ｃ”の基本的な値に関するステアリング回路の動作を示す。“ｃ”の他の値に関して、曲線は図６及び図７と異なることになる。
図６Ａにおいて、もし左右のチャンネルにおける信号に相関がある（“ｃ”＝１）と共に、信号が“左側が加重された状態”である場合、右のスピーカー信号及び右のサラウンドスピーカー信号は“０”に近い係数によって増減されることがわかる。左のスピーカー信号は、約“１．０”の係数によって増減される。左のサラウンドスピーカー信号は、約“０．５”の係数によって増減される。同様に、もし信号の振幅が“右側が加重された状態”である場合、左のスピーカー信号及び左のサラウンドスピーカー信号は、“０”に近い係数によって増減される。右のスピーカー信号は、約“１．０”の係数によって増減される。右のサラウンドスピーカー信号は、約“０．５”の係数によって増減される。左右のチャンネルにおける信号の振幅がおおよそ等しい状況に関して、中心のスピーカー信号は、約“１．０”の係数によって増減されると共に、他のスピーカーに対する信号は、“０”に近い係数によって増減される。
図６Ａにおける個々のスピーカーに対応する曲線を見ると、左右の信号が加重された状態に関して、中心のスピーカー信号は、おおよそ“０．３”の係数によって増減される。左右の信号が加重された状態より振幅が小さくなるので、左右の入力チャンネルにおける信号の振幅が等しいときに、中心のスピーカー信号のスケーリング係数が約“１．０”になるように、スケーリング係数は増加する。左の信号が加重された状態では、左のスピーカー信号のスケーリング係数は、約“０．９”である。左の信号が加重された状態より振幅が小さくなるように、左右のチャンネルにおける信号の振幅が等しいときに、左のスピーカー信号のスケーリング係数がおおよそ“０”になるまで、左のスピーカー信号のスケーリング係数は減少すると共に、右の入力チャネルにおける信号が左の入力チャネルにおける信号より大きい全ての値に関しておおよそ“０”の状態を維持する。左の信号が加重された状態では、左のサラウンドスピーカー信号のスケーリング係数は、約“０．６”である。左の信号が加重された状態より振幅が小さくなるように、左右のチャンネルにおける信号の振幅が等しいときに、左のサラウンドスピーカー信号のスケーリング係数がおおよそ“０”になるまで、左のサラウンドスピーカー信号のスケーリング係数は減少すると共に、右の入力チャネルにおける信号が左の入力チャネルにおける信号より大きい全ての値に関しておおよそ“０”の状態を維持する。右のチャンネル及び右のサラウンドチャンネルにおける図６Ａの代表的なステアリング回路の結果は、実質的に左のチャンネル及び左のサラウンドチャンネルにおける結果の鏡像となる。
図６Ｂにおいて、もし２つのチャンネルにおける信号に相関がない（“ｃ”＝０）か、または位相が直角位相の状態にある場合、信号の“左側が加重された状態”に関して、左のサラウンドスピーカー信号は、最も高いスケーリング係数を有していると共に、左のサラウンドスピーカー信号は、それに続く最も高い加重された値を有している。右のスピーカー信号、右のサラウンドスピーカー信号、及び中心のスピーカー信号は、比較的低いスケーリング係数を有している。“右側が加重された状態”に関して、信号は実質的に鏡像関係で現れる。左右のチャンネルにおける信号の振幅が実質的に等しい状況に関して、全ての５つのスピーカーに関するスケーリング係数は、中心のスピーカー信号より僅かに大きなスケーリング係数を有する左／右のスピーカー信号と、左のサラウンドスピーカー信号及び右のサラウンドスピーカー信号より僅かに高い値を有する中心のスピーカー信号とを含んで比較的狭い帯域内にある。
Ｌ信号とＲ信号とに相関がある（“ｃ”＝１）と共に、位相が異なる状態にある場合の、左のスピーカー、左のサラウンドスピーカー、右のスピーカー、及び右のサラウンドスピーカーに関連するステアリング回路の動作を示す図６Ｃのプロットは、図６Ｂにおいて示された動作と類似している。しかしながら、図６Ｃの曲線において、中心のスピーカー信号は、全ての状態において低いスケーリング係数を有していると共に、入力チャンネルにおける信号が同じ振幅を有する場合、実質的に“０”まで減少する。
図７は、別の代表的なステアリング回路の動作を開示する。図７Ａにおいて示された動作（“ｃ”＝１）は、左のスピーカー信号、右のスピーカー信号、及び中心のスピーカー信号に関して、図６Ａにおいて示された動作と類似している。左のサラウンドスピーカー信号、及び右のサラウンドスピーカー信号に関するスケーリング係数は、入力信号の全ての振幅関係に対して実質的に“０”であると共に、スケーリング係数が入力チャンネルの振幅関係から実質的に独立していることを示している。図６Ａ及び図７Ａにおいて示された動作は、信号に相関があり、位相が同一であると共に振幅が同一であるという仮定と一致している、２つの入力チャンネルにおける信号の振幅が同じである状況に関して実質的に同じであり、音のソースは、オーディオソースの素材の創造者によって、左右のスピーカーの間に集められることが望まれている。
図７Ｂにおいて示された動作（“ｃ”＝０）と、図６Ｂにおいて示された動作との間の差は、ある振幅関係において、この例では図７Ｂにおいて２つのチャンネルの信号の振幅が１０［ｄＢ］未満だけ異なるとき、サラウンドスピーカー信号のスケーリング係数は、左右のスピーカー信号のスケーリング係数より大きいということである。図６Ｂの動作と異なり、図７Ｂにおいて示された動作は、サラウンドスピーカー信号のスケーリング係数が左右のスピーカー信号のスケーリング係数より大きく、従って、音像が後方に移動する原因となる状況（相関がなく、振幅は相対的に等しい）を提供する。
図７Ｃにおいて示された動作（“ｃ”＝１で、位相が異なる）と、図６Ｃにおいて示された動作との間の差は、プロットにおける大部分のポイントで、サラウンドスピーカー信号（例えば、左のサラウンドスピーカー）に適用されたスケーリング係数が、対応する前方のスピーカー（例えば、左のスピーカー）に適用されたスケーリング係数より著しく大きいということである。これは、位相が異なると共に相関があるオーディオ信号としてサラウンド情報がコード化されるオーディオ符号化システムと一致している。
図４で開示された種類のステアリング回路４０を使用する、図１Ａにおいて示された種類のオーディオシステムは、“ｘ”チャンネル信号を供給するためにステレオチャンネルを処理する従来のオーディオシステムに対して有利である。通常に生成されたステレオの素材からサラウンドチャンネルを供給するために“（Ｌ−Ｒ）信号”を処理する従来のオーディオシステムは、好ましくない聞き取れる結果をもたらす可能性がある。例えば、２つのステレオのマイクロホンから等距離に位置した音源のステレオ録音は、非常に高い相関を有するソースからの直接の放射エネルギーと、一方その録音が行われた環境における音響の歪みのために非常に高い相関を持たない反響する放射エネルギーとを含む可能性がある。相関がない反響音は“（Ｌ−Ｒ）信号”に寄与することができる。サラウンド信号として使用するために“（Ｌ−Ｒ）信号”を生成する従来のオーディオシステムは、直接の放射エネルギーと比較して不自然に聞こえるように再生される反響音の原因となる。図４で開示された種類のステアリング回路４０を使用する、図１Ａにおいて示された種類のオーディオシステムは、同様に、複数の周波数帯域において信号を処理しないオーディオシステムに対して、それらが他の周波数帯域における音響の事象に不自然に影響を及ぼす、ある周波数帯域における音響の事象を処理しないので有利である。例えば、もし音声帯域の音響ソースが中心にあることを意図されていると共に、音声帯域外の楽器の音響ソースが側方にあることを意図されている場合、音声帯域の音響ソースは、楽器帯域の音響ソースに中心から到来するように見える傾向を生じさせないと共に、楽器帯域の音響ソースは、音声帯域の音響ソースに側方から到来するように見える傾向を生じさせない。
図４で開示された種類のステアリング回路４０を使用する、図１Ｂにおいて示された種類のオーディオシステムは、それらが復元されたＬ信号とＲ信号との差信号を形成しないので、２つのチャンネルの圧縮されたオーディオ信号データを復元する従来のオーディオシステムに対して有利である。従って、図４の回路４０を使用するシステムは、追加のチャンネルを供給するために“（Ｌ−Ｒ）信号”を生成すると共に処理する従来のオーディオシステムより、人工音を隠蔽されない状態にする程度がはるかに少ないか、または復元されたＬ信号とＲ信号との間の差を誤って解釈する程度がはるかに少ない。もし圧縮されないオーディオ信号が通常に生成されたステレオ信号である場合、図１Ｂにおいて示された種類のオーディオシステムは、同様に、図１Ａにおいて示された種類のオーディオシステムに関連して明言された理由によって有利である。
当業者は、発明の概念からはずれずに、直ちにここに開示された特定の装置及び技術の多数の用途と、特定の装置及び技術からの発展とを明らかにすることができる。従って、本発明は、ここに開示された特徴のそれぞれの、及び全ての新奇な特徴と新奇な組み合わせとを取り入れると共に、添付された請求項の精神及び範囲によってのみ制限されると解釈されるべきである。
オーディオシステムのブロック図である。 オーディオシステムのブロック図である。 復号化及び再生システムの構成図である。 フィルタネットワークの構成図である。 ステアリング回路を更に詳細に示すオーディオシステムの構成図である。 図４のステアリング回路の実装例を示すオーディオシステムの構成図である。 図４のステアリング回路の実装例を示すオーディオシステムの構成図である。 第１のステアリング回路の動作を示すプロットである。 第１のステアリング回路の動作を示すプロットである。 第１のステアリング回路の動作を示すプロットである。 第２のステアリング回路の動作を示すプロットである。 第２のステアリング回路の動作を示すプロットである。 第２のステアリング回路の動作を示すプロットである。
符号の説明
２Ａ ステレオオーディオ信号ソース
２Ｂ オーディオ信号ソース
４ オーディオ信号データコンプレッサ
６ 圧縮オーディオ信号データ記憶装置
８ 復号化及び再生システム
１０Ｌ、１０Ｒ 入力端子
１２Ｌ、１２Ｒ フィルタネットワーク
１４Ｌ−１、１４Ｒ−１、１６Ｌ−１、１６Ｒ−１ 増減演算子
１８ＬＳ、１８Ｌ、１８Ｃ、１８Ｒ、１８ＲＳ アナログ加算器
２０Ｌ、２０ＬＳ、２０Ｃ、２０Ｒ、２０ＲＳ ラウドスピーカー
２２ＬＳ、２２ＲＳ 伝達関数ブロック
２４−１ 相関検出器
２５ ローパスフィルタ
２６−１ 振幅検出器
２７Ａ、２７Ｂ バンドパスフィルタ
２８ ハイパスフィルタ
４０ ステアリング回路
４２ 低音処理回路
４４ 低音のラウドスピーカー
４６−１ 帯域１ステアリングロジックブロック
４６−２ 帯域２ステアリングロジックブロック
Ｌ１、Ｌ２、Ｒ１、Ｒ２ 出力端子


Claims (21)

  1. ｎが３より多いときに、ｎ個の出力オーディオチャンネル信号を供給するために２つの入力オーディオチャンネル信号を処理するための方法であって、
    第１の入力チャンネル信号及び第２の入力チャンネル信号を、複数の対応する非低音周波数帯域の信号に分割するステップと、
    第１のチャンネルの第１の周波数帯域オーディオ信号の振幅、及び第２のチャンネルの第１の周波数帯域オーディオ信号の振幅を供給するために、第１のチャンネルの第１の周波数帯域オーディオ信号と、第２のチャンネルの第１の周波数帯域オーディオ信号とを供給する１つの周波数帯域における２つの入力チャンネルのオーディオ信号の振幅を測定するステップと、
    第１の周波数帯域の相関関係を供給するために、第１のチャンネルの第１の周波数帯域オーディオ信号と第２のチャンネルの第１の周波数帯域オーディオ信号との間の相関関係を決定するステップと、
    第１の周波数帯域の相関関係に関係すると共に、更に第１のチャンネルの第１の周波数帯域オーディオ信号の振幅、及び第２のチャンネルの第１の周波数帯域オーディオ信号の振幅に関係する第１の係数(ａ(first))によって、第１のチャンネルの第１の周波数帯域オーディオ信号を増減し、第１の増減された第１の出力チャンネルの第１の周波数帯域オーディオ信号の第１の部分を供給するステップと、
    第１の周波数帯域の相関関係に関係すると共に、更に第１のチャンネルの第１の周波数帯域オーディオ信号の振幅、及び第２のチャンネルの第１の周波数帯域オーディオ信号の振幅に関係する第２の係数(ａ(second))によって、第２のチャンネルの第１の周波数帯域オーディオ信号を増減し、第１の増減された第１の出力チャンネルの第１の周波数帯域オーディオ信号の第２の部分を供給するステップと、
    中心チャンネル出力オーディオ信号の第１の周波数帯域部分を供給するために、第１の増減された第１のチャンネルの第１の周波数帯域オーディオ信号の第１の部分と、第１の増減された第１のチャンネルの第１の周波数帯域オーディオ信号の第２の部分とを結合するステップと
    を備えることを特徴とする２つの入力オーディオチャンネル信号を処理するための方法。
  2. 左チャンネル出力オーディオ信号の第１の周波数帯域部分を供給するために第３の係数(ａ(third))によって第１のチャンネルの第１の周波数帯域オーディオ信号を増減する処理を更に備える
    ことを特徴とする請求項１に記載の２つの入力オーディオチャンネル信号を処理するための方法。
  3. 第３の係数(ａ(third))が、下記の数１で示される
    ことを特徴とする請求項２に記載の２つの入力オーディオチャンネル信号を処理するための方法。
    Figure 2005354695
  4. 左の非低音オーディオ信号を供給するために、左チャンネル出力オーディオ信号の第１の周波数帯域部分と、第１のチャンネルのオーディオ信号の第１の周波数帯域部分とを結合する処理を更に備える
    ことを特徴とする請求項２に記載の２つの入力オーディオチャンネル信号を処理するための方法。
  5. 周波数帯域が、時間的に変化する
    ことを特徴とする請求項１に記載の２つの入力オーディオチャンネル信号を処理するための方法。
  6. 第１の周波数帯域が、音声帯域である
    ことを特徴とする請求項１に記載の２つの入力オーディオチャンネル信号を処理するための方法。
  7. ２つの入力オーディオチャンネル信号は、圧縮されたオーディオ信号データを含む
    ことを特徴とする請求項１に記載の２つの入力オーディオチャンネル信号を処理するための方法。
  8. 圧縮されたオーディオ信号が、再構成不可能型データフォーマットの形式である
    ことを特徴とする請求項７に記載の２つの入力オーディオチャンネル信号を処理するための方法。
  9. 入力信号が、“ＭＰ３”フォーマットによって圧縮される
    ことを特徴とする請求項１に記載の２つの入力オーディオチャンネル信号を処理するための方法。
  10. ｎが３より多いと共に、サラウンドチャンネルを備えるｎ個の出力オーディオチャンネル信号を供給するために２つの入力オーディオチャンネル信号を処理するための方法であって、
    ２つの入力チャンネルを対応する複数の非低音周波数帯域に分割するステップと、
    中心チャンネル出力信号、及び２つの非サラウンド非中心チャンネル出力信号の対応する周波数帯域を供給するために、複数の入力チャンネル非低音周波数帯域のそれぞれを処理するステップと、
    サラウンド出力チャンネル信号を供給するために、２つの非サラウンド非中心チャンネル出力信号の内の少なくとも１つを処理するステップとを備え
    ２つの非中心チャンネル出力信号を処理するステップが、２つの入力チャンネルの間の差を表す信号を処理するステップを備えていない
    ことを特徴とするｎ個の出力オーディオチャンネル信号を供給するために２つの入力オーディオチャンネル信号を処理するための方法。
  11. ２つの非中心チャンネル出力信号を処理するステップが、２つの非中心入力チャンネル信号の内の１つに対する時間遅延処理、減衰処理、及び位相シフト処理の内の少なくとも１つを備える
    ことを特徴とする請求項１０に記載のｎ個の出力オーディオチャンネル信号を供給するために２つの入力オーディオチャンネル信号を処理するための方法。
  12. ｎが２より多いときに、ｎ個の出力オーディオチャンネルを供給するために２つの入力オーディオチャンネルを処理するための方法であって、
    第１の入力チャンネル信号及び第２の入力チャンネル信号を、複数の対応する非低音周波数帯域に分割するステップと、
    中心出力チャンネル信号の第１の周波数帯域の第１の部分を供給するために、第１の処理に従って第１の入力チャンネルの第１の周波数帯域オーディオ信号を処理するステップと、
    中心出力チャンネル信号の第１の周波数帯域の第２の部分を供給するために、第２の処理に従って第２の入力チャンネルの第１の周波数帯域オーディオ信号を処理するステップと、
    中心出力チャンネル信号の第２の周波数帯域の第１の部分を供給するために、第３の処理に従って第１の入力チャンネルの第２の周波数帯域オーディオ信号を処理するステップと、
    中心出力チャンネル信号の第２の周波数帯域の第２の部分を供給するために、第４の処理に従って第２の入力チャンネルの第２の周波数帯域オーディオ信号を処理するステップとを備え、
    第３の処理が、第１の処理及び第２の処理と異なると共に、第４の処理が、第１の処理及び第２の処理と異なる
    ことを特徴とする２つの入力オーディオチャンネルを処理するための方法。
  13. 非中心出力チャンネル信号の第１の周波数帯域の第１の部分を供給するために、第５の処理に従って第１の入力チャンネルの第１の周波数帯域オーディオ信号を処理するステップと、
    非中心出力チャンネル信号の第２の周波数帯域の第１の部分を供給するために、第６の処理に従って第１の入力チャンネルの第２の周波数帯域オーディオ信号を処理するステップとを更に備え、
    第５の処理が、第６の処理と異なる
    ことを特徴とする請求項１２に記載の２つの入力オーディオチャンネルを処理するための方法。
  14. 第１の処理が、第１の入力チャンネルの第１の周波数帯域オーディオ信号を係数“ａ”によって増減するステップを備える
    ことを特徴とする請求項１３に記載の２つの入力オーディオチャンネルを処理するための方法。
  15. 第５の処理が、第１の入力チャンネルの第１の周波数帯域オーディオ信号を下記の数２に示す係数によって増減するステップを備える
    ことを特徴とする請求項１４に記載の２つの入力オーディオチャンネルを処理するための方法。
    Figure 2005354695
  16. 中心出力チャンネル信号が係数“ａ”によって増減された第１の入力チャンネルの第１の周波数帯域オーディオ信号を含むように、及び非中心出力チャンネル信号が下記の数３に示す係数によって増減された第１の入力チャンネルの第１の周波数帯域オーディオ信号と減衰されない第１の入力チャンネルの第２の周波数帯域信号とを含むように、第６の処理が、減衰されない第１の入力チャネルの第２の周波数帯域オーディオ信号を供給するステップを備える
    ことを特徴とする請求項１５に記載の２つの入力オーディオチャンネルを処理するための方法。
    Figure 2005354695
  17. 中心出力チャンネル信号が係数“ａ”によって増減された第１の入力チャンネルの第１の周波数帯域オーディオ信号を含むと共に、第１の入力チャンネルの第２の周波数帯域オーディオ信号を一部たりとも含まないように、第３の処理が、中心出力チャンネル信号の第２の周波数帯域の第１の部分を供給するために、第１の入力チャンネルの第２の周波数帯域オーディオ信号を供給しないステップを備える
    ことを特徴とする請求項１４に記載の２つの入力オーディオチャンネルを処理するための方法。
  18. 第６の処理が、減衰されない第１の入力チャンネルの第１の周波数帯域オーディオ信号を供給するステップを備える
    ことを特徴とする請求項１３に記載の２つの入力オーディオチャンネルを処理するための方法。
  19. 第１の処理、第２の処理、第３の処理、または第４の処理の内の少なくとも１つが、時間的に変化する
    ことを特徴とする請求項１２に記載の２つの入力オーディオチャンネルを処理するための方法。
  20. ｎが２より多いときに、ｎ個の出力オーディオチャンネル信号を供給するために、再構成不可能な圧縮されたオーディオ信号データを備える２つの入力オーディオチャンネル信号を処理するための方法であって、
    入力オーディオチャンネル信号を周波数帯域に分割するステップと、
    周波数帯域を別々に処理するステップと、
    ｎ個の出力オーディオチャンネルを供給するために、別々に処理された周波数帯域を結合するステップとを備える
    ことを特徴とする２つの入力オーディオチャンネルを処理するための方法。
  21. 周波数帯域を別々に処理するステップが、
    第１のチャンネルの第１の周波数帯域信号を増減するステップと、
    第２のチャンネルの第１の周波数帯域信号を増減するステップとを備え、
    別々に処理するステップが、第１の入力オーディオチャンネル信号のあらゆる部分と、第２のオーディオチャンネル信号との間の差を表す信号を処理するステップを備えていない
    ことを特徴とする請求項２０に記載の２つの入力オーディオチャンネルを処理するための方法。

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