CN102209289A - 信号处理设备和方法以及程序 - Google Patents

Abstract

一种信号处理设备包括：声音调节量计算单元，使用通过收集各声道的输出而获得的声音信号来针对各声道计算声音调节量，声音调节量用于将各声道的声音特性调节成预定声音特性；评价值计算单元，基于由声音调节量计算单元计算的声音调节量为各声道计算系数分配评价值，系数分配评价值用于分配相应声道的声音调节所必需的滤波器系数的大小；以及滤波器系数计算单元，使用由评价值计算单元计算的系数分配评价值为各声道计算滤波器系数。

Description

信号处理设备和方法以及程序

技术领域

本发明涉及信号处理设备和方法以及程序，并且尤其涉及可以在有限计算资源之下进行有效和高效声音调节的信号处理设备和方法以及程序。

背景技术

为了通过多声道音频信号来准确再现环绕效果，有必要适当调整与将从各扬声器输出的音频信号的频率特性等有关的声音特性参数的值。

有一种声音调节设备包括能够自动调整参数的值的自动声音特性调整功能。这种声音调节设备预先从相应的扬声器输出测试信号如噪声或者脉冲信号、通过放置于收听位置的麦克风来收集和记录来自相应扬声器的输出信号。另外，分析记录的信号的频率特性等并且计算相应的滤波器系数以便匹配预设的频率特性等。

在音频信号回放时向相应声道信号应用滤波器并且从相应扬声器输出与施加的信号对应的声音。虽然被应用滤波器的声道数目除了低域专用声道之外基本上为5ch(5声道)，但是声道数目在一些情况下可以是7ch或者9ch。

此外，作为涉及声音回放的另一技术，也提出一种调节输出的内容的与关于该内容的信息相对应的声音质量的技术(JP-A-2005-94072是有关技术的例子)。

发明内容

然而，在相关领域的前述声音调节设备中，具有预设系数大小的滤波器用于相应声道信号。因此与连接的扬声器的特性的组合或者将要预先设置作为目标的频率特性对应地生成在声音调节量上的过量或者不足从而造成低效率。

另外，在进行对频率幅度特性和频率相位特性的调节时使用FIR滤波器。由于FIR滤波器限定了可调频率的下限，所以为了实现校正更低域的频率特性，对于FIR滤波器的系数大小而言需要更大的系数。FIR滤波器具有比IIR滤波器更高的计算负荷，并且也与音频信号的采样频率的高度和音频信号的声道数目成比例地提高计算负荷。

因此显然难以在有限计算资源之下向多个声道应用具有足够大小的FIR滤波器，并且具体而言难以充分进行对低域的声音特性的调节。

希望实现在有限计算资源之下进行高效和有效声音调节。

根据本发明实施例的一种信号处理设备包括：声音调节量计算装置，其使用通过收集各声道的输出而获得的声音信号来针对各声道计算声音调节量，声音调节量用于将各声道的声音特性调节成预定声音特性；评价值计算装置，其基于由声音调节量计算单元计算的声音调节量为各声道计算系数分配评价值，系数分配评价值用于分配相应声道的声音调节所需的滤波器系数的大小；以及滤波器系数计算装置，使用由评价值计算单元计算的系数分配评价值为各声道计算滤波器系数。

评价值计算装置可以通过将计算的系数分配评价值乘以与变成回放目标的内容对应的加权值来为各声道计算系数分配评价值。

与内容相对应地预先针对各声道设置与内容对应的加权值。

根据本发明实施例的信号处理设备还包括：频率分析装置，其分析相应声道在回放内容时的回放频率，并且基于由频率分析单元分析的回放频率为各声道计算与内容对应的加权值。

在根据声音信号的低域与高域的面积的比率确定为小型扬声器的情况下，声音调节量计算装置可以通过将计算的声音调节量乘以在低域上限制的加权系数来为各声道计算声音调节量。

根据本发明实施例的信号处理设备还可以包括：滤波器处理装置，使用由滤波器系数计算装置计算的滤波器系数针对各声道对回放期间的内容的声音信号进行滤波器处理；以及延迟装置，针对各声道对受到滤波器处理装置的滤波器处理的声音信号进行延迟处理。

声道包括五个声道或者更多。

根据本发明的另一实施例，提供一种用于信号处理设备的信号处理方法，该信号处理设备包括声音调节量计算单元、评价值计算单元和滤波器系数计算单元，其中声音调节量计算装置使用通过收集各声道的输出而获得的声音信号来针对各声道计算声音调节量，声音调节量用于将各声道的声音特性调节成预定声音特性，其中评价值计算装置基于计算的声音调节量为各声道计算系数分配评价值，系数分配评价值用于分配相应声道的声音调节所必需的滤波器系数的大小，并且其中滤波器系数计算装置使用计算的系数分配评价值为各声道计算滤波器系数。

根据本发明又一实施例的一种程序使计算机作为以下装置来工作：声音调节量计算装置，使用通过收集各声道的输出而获得的声音信号来针对各声道计算声音调节量，声音调节量用于将各声道的声音特性调节成预定声音特性；评价值计算装置，基于由声音调节量计算装置计算的声音调节量为各声道计算系数分配评价值，系数分配评价值用于分配相应声道的声音调节所必需的滤波器系数的大小；以及滤波器系数计算装置，使用由评价值计算装置计算的系数分配评价值为各声道计算滤波器系数。

在本发明的一个实施例中，使用通过收集各声道的输出而获得的声音信号来针对各声道计算声音调节量，声音调节量用于将相应声道的声音特性调节成预定声音特性，并且基于计算的声音调节量为各声道计算系数分配评价值，系数分配评价值用于分配相应声道的声音调节所必需的滤波器系数的大小。使用计算的系数分配评价值为各声道计算滤波器系数。

此外，信号处理设备可以是独立设备或者形成一个信号处理设备的内块。

根据本发明的另一实施例，有可能在有限计算资源之下进行有效和高效声音调节。

附图说明

图1是示出了应用了本发明的信号处理设备的实施例的配置的框图；

图2是示出了分析块的配置例子的框图；

图3是示出了分析块的功能配置例子的框图；

图4是说明分析块的分析处理的流程图；

图5是示出了频率幅度特性的例子的图；

图6是示出了目标频率幅度特性的例子的图；

图7是描述与图5的频率幅度特性有关的增益调节的图；

图8是示出了声音调节量的例子的图；

图9是示出了加权系数的例子的图；

图10是示出了声音调节量的例子的图；

图11是说明小型扬声器的判定方法的图；

图12是示出了相对于小型扬声器的加权系数的例子的图；

图13是示出了声音调节量的例子的图；

图14是说明声音调节量的幅度特性的绝对值的图；

图15是示出了加权系数的例子的图；

图16是示出了系数分配评价值的例子的图；

图17是示出了与回放内容的内容相对应的加权值的例子的图；

图18是示出了回放块的配置例子的框图；

图19是说明回放块的回放处理的流程图；

图20是示出了回放块的另一配置例子的框图；

图21是示出了频率分析部分的配置例子的框图；

图22是说明图20的回放块的回放处理的流程图；

图23是示出了计算机的硬件配置例子的框图。

具体实施方式

下文将参照附图描述本发明的实施例。

信号处理设备的配置例子

图1示出了应用本发明的信号处理设备的第一实施例的配置。信号处理设备11进行对除了5.1ch(声道)的低域(zone)专用声道之外来自5ch的相应扬声器12至16的声音特性的分析(interpretation)。另外，信号处理设备11使用分析结果来输出外部信号源的内容的信号作为来自5.1ch的相应扬声器12至16的声音。

中心扬声器12、前L(左)扬声器13、前R(右)扬声器14、环绕L扬声器15、环绕R扬声器16和麦克风17连接到图1的信号处理设备11。

中心扬声器12输出5.1ch之中的中心声道的声音。前L扬声器13输出5.1ch之中的前L声道的声音。前R扬声器14输出5.1ch之中的前R声道的声音。环绕L扬声器15输出5.1ch之中的环绕L声道的声音。环绕R扬声器16输出5.1ch之中的环绕R声道的声音。麦克风17安装于中心扬声器12前面以从相应麦克风收集声音。此外，在图1的例子中省略低域专用声道的扬声器。

信号处理设备11包括分析块21和回放块22。分析块21通过麦克风17从相应扬声器12至16收集声音、分析来自相应扬声器12至16的从相应扬声器12至16连接的声音特性并且计算用于与预先设置为目标的声音特性匹配的滤波器系数。

回放块22按照由分析块21计算的滤波器系数向去往相应扬声器12至16的输出信号施加滤波处理，并且通过给定适当的时间延迟在多声道(5.1ch)音频信号回放时向用户提供校正的环绕效果。

分析块的配置例子

图2是示出了图1的分析块的配置例子的框图。

配置图2的例子的分析块21以便包括声音分析部41和放大器42-1至42-6。

声音分析部41包括CPU(中央处理单元)51、程序ROM(只读存储器)52、操作RAM(随机存取存储器)53、内部总线54、测试信号存储器55、声音调节滤波器存储器56和响应信号存储器57。CPU 51、测试信号存储器55、声音调节滤波器存储器56和响应信号存储器57经由内部总线54彼此连接。

CPU 51通过向操作RAM 53加载从程序ROM 52读取的声音分析程序并且执行该程序来进行声音分析处理。这时，CPU 51逐个读取测试信号存储器55中存储的测试信号、从响应扬声器输出声音并且在响应信号存储器57中记录来自相应扬声器的收集的响应信号。CPU 51基于响应信号为相应扬声器计算适当的滤波器系数并且在声音调节滤波器存储器56中记录计算的滤波器系数。

测试信号存储器55存储声音调节测试信号、在声音调节时依次读取信号并且经由内部总线54和对应放大器42-1至42-5向相应扬声器12至16输出读取的测试信号。

声音调节滤波器存储器56存储由CPU 51计算的对于相应扬声器12至16而言最优的滤波器系数的组合。在回放处理时读取和使用滤波器系数的组合。

响应信号存储器57依次记录由麦克风17收集的响应信号。CPU 51经由内部总线54读取并且在声音调节处理中使用响应信号。

放大器42-1放大将经由内部总线54输入的来自测试信号存储器55的测试信号并且向中心扬声器12输出该测试信号。放大器42-2放大将经由内部总线54输入的来自测试信号存储器55的测试信号并且向前L扬声器13输出该测试信号。放大器42-3放大将经由内部总线54输入的来自测试信号存储器55的测试信号并且向前R扬声器14输出该测试信号。放大器42-4放大将经由内部总线54输入的来自测试信号存储器55的测试信号并且向环绕L扬声器15输出该测试信号。放大器42-5放大将经由内部总线54输入的来自测试信号存储器55的测试信号并且向环绕R扬声器16输出该测试信号。

放大器42-6放大由麦克风17收集的响应信号并且经由内部总线54向响应信号存储器57输出该响应信号。

声音分析功能块的配置例子

图3是示出了CPU 51向操作RAM 53开发来实现的声音分析功能块的配置例子的框图。

在图3的例子中，声音分析功能块包括规格化部61、声音调节量计算部62、系数分配评价值计算部63和滤波器系数计算部64。

规格化部61平坦化通过将从响应信号存储器57读取的响应信号转换成频率轴来获得的频率幅度特性，由此计算在中低域中的平均幅度值。规格化部61获得其中计算的平均幅度值变成与在预先设置作为目标的频率幅度特性的中低域中的平均幅度值相等的值并且将该值乘以所有平坦化频率幅度特性、由此实现增益调节。

声音调节量计算部62计算用于将规格化部61获得的频率幅度特性(也就是声音特性)与目标频率幅度特性匹配的相应声音调节量，然后将加权系数乘以相应声音调节量以计算新的声音调节量。另外，声音调节量计算部62进行与相应连接扬声器的低域回放能力对应的加权。

系数分配评价值计算部63基于由声音调节量计算部62计算的声音调节量来计算系数分配评价值。系数分配评价值是用于分配相应声道的声音调节所必需的滤波器系数大小的评价值。另外，系数分配评价值计算部63参照系数分配评价值进行与内容对应的加权。

滤波器系数计算部64基于由系数分配评价值计算部63计算的系数分配评价值来计算相应声道(也就是相应扬声器12至16)的滤波器系数。滤波器系数计算部64在声音调节滤波器存储器56中存储计算的滤波器系数的组合。

分析处理的描述

接着将参照图4的流程图描述图1的分析块21的分析处理。

在步骤S11中，CPU 51依次读取测试信号存储器55中存储的测试信号并且例如经由内部总线54从中心扬声器12输出测试信号。

在步骤S12中，CPU 51在响应信号存储器57中依次记录从中心扬声器收集的响应信号。此外，也关于其它相应扬声器13至16进行步骤S11和S12的处理。另外，在后续步骤中使用相应声道的响应信号并且为各声道进行信号处理。

在步骤S13中，规格化部61正规划响应信号存储器57中记录的相应响应信号。也就是说，规格化部61通过FFT将从响应信号存储器57读取的ACK响应信号转换成频率轴，由此获得频率幅度特性。

图5示出了显示频率幅度特性的曲线图。频率幅度特性的水平轴表示对数频率轴而其纵轴表示幅度水平。规格化部61平坦化频率幅度特性并且计算在中低域中的平均幅度值。例如在程序ROM 52中，存储图6中所示目标频率幅度特性和在中低域中的平均幅度值。此外例如设置250Hz至8kHz作为中低域的范围。

规格化部61获得其中图5的频率幅度特性的中低域中的平均幅度值变成与在图6的目标频率幅度特性的中间域中的平均幅度值相等的值。另外，规格化部61通过将该值乘以整个平坦化频率幅度特性来进行如图7中所示增益调节。在图7中所示例子中，调节对大幅度水平的增益调节，使得虚线所示图5的频率幅度特性与图6的频率幅度特性匹配。向声音调节量计算部62供应受到增益调节的频率幅度特性。

在步骤S14中，声音调节量计算部62计算用于将规格化部61获得的频率幅度特性与预设目标频率幅度特性匹配的相应声音调节量。也就是说，声音调节量计算部62通过将目标频率特性减去由规格化部61获得的频率幅度特性来获得如图8中所示声音调节量。

另外，声音调节量计算部62将如图9中所示加权系数乘以获得的相应声音调节量。例如，如图9中所示，加权系数乘以从超过最小频率的低域侧的任何给定频率f0逐渐变成0.0并且从超过最大频率的高域侧的任何给定频率f1逐渐变成1.0的加权系数。例如F0的例子为60Hz至80Hz而f1的例子为12kHz至16kHz。因而，声音调节量计算部62获得图10中所示新声音调节量。

以这一方式，通过将低域侧和高域侧的调节量逐渐设置成0来限制对低域端和高域端的声音调节量。

接着在步骤S15中，声音调节量计算部62确定变成分析目标的扬声器是否为小型扬声器。也就是说，在步骤S15和S16中进行与相应连接扬声器的低域回放能力对应的加权。首先，声音调节量计算部62根据频率幅度特性进行对扬声器的低域回放能力的判定。可以获得用于进行判定的指标值R如下：

如图11中所示，通过设置频率幅度特性中的频率f2作为边界来计算频率f2或者更低的低域的面积V1和频率f2或者更高的高域的面积V2。另外如以下等式(1)中所示，声音调节量计算部62将占据全部的面积V1+V2与占据频率f2或者更低的低域的面积V1的比率设置作为指标值R。

R＝V1/(V1+V2)…(1)

当指标值R等于或者少于特定阈值x时，确定扬声器为缺乏低域回放能力的扬声器、也就是小型扬声器。当指标值R大于阈值x时，确定扬声器为低域的回放能力充分高的扬声器、也就是中大型扬声器。频率f2例如为120Hz而阈值x例如为0.1至0.2。

在步骤S15中，如果确定扬声器为小型扬声器，则声音调节量计算部62将获得的声音调节量乘以在步骤S16中向图12中所示低域施加限制的加权系数，由此设置为新的声音调节量(图13)。

例如在步骤S16中，如图12中所示，乘以如下加权系数，该加权系数从最小频率到低域侧的特定频率f3为0.0并且从频率f3到低域侧的比频率f3大的特定频率f4逐渐变成1.0。例如频率f3的例子为60Hz而频率f4的例子为250Hz。

也就是说，原来由于小型扬声器难以输出低域，所以低域的加权变成0。因而，可以分配声音范围或声音信号所需的滤波器系数的大小。

同时在步骤S15中，如果确定扬声器为小型扬声器而不是中大型扬声器，则略过步骤S16并且处理进行到步骤S17。也就是说，在确定为中大型扬声器的声道中不进行加权。

图13表示与图12中所示加权系数相乘的结果的声音调节量。通过与加权系数相乘，在小型扬声器的情况下，低域的幅度水平变成恒定为0dB。向系数分配评价值计算部63供应声音调节量计算部62获得的声音调节量。

在步骤S17中，系数分配评价值计算部63基于由声音调节量计算部62计算的声音调节量来计算系数分配评价值。也就是说，如图14中所示，系数分配评价值计算部63关于由声音调节量计算部62计算的声音调节量取幅度特性的绝对值。另外，系数分配评价值计算部63将幅度特性的绝对值乘以图15中的减少高域的加权系数、由此计算0dB或以上的面积的部分的总和(图16的斜线)。

在图15的例子中，由于滤波器的长度相比依赖于高域更多依赖于低域的声音调节量，所以乘以其中从低域的频率到高域的频率1.0逐渐变成L0的加权系数。这里L0设置为例如0.4至0.6。

因而计算系数分配评价值，该值是图16中的斜线部分。在图16的例子中，斜线部分表明系数分配评价值。系数分配评价值(斜线部分)的面积越大，滤波器的长度就可以分配得越长，而面积越小，滤波器的长度就可以分配得越短。

另外，系数分配评价值计算部63在步骤S18中对计算的系数分配评价值进行与内容对应的加权。例如与内容的种类对应的加权值的组合存储于程序ROM 52(或者声音调节滤波器存储器56)等中。系数分配评价值计算部63乘以与再现的内容的种类对应的加权值并且设置相乘结果作为目标声道的系数分配评价值。向滤波器系数计算部64供应目标声道的系数分配评价值。

图17示出了与回放内容的内容对应的加权值。例如在内容的种类为电影的情况下，关于系数分配评价值，在前L/R声道时乘以0.3的加权值，在中心声道时乘以0.2的加权值，而关于环绕L/R声道乘以0.1的加权值。

另外，在内容的种类为音乐的情况下，关于系数分配评价值，在前L/R声道时乘以0.4的加权值，在中心声道时乘以0.1的加权值，而关于环绕L/R声道乘以0.1的加权值。

另外，在内容的种类为游戏的情况下，关于系数分配评价值，在前L/R声道时乘以0.24的加权值，在中心声道时乘以0.24的加权值，而关于环绕L/R声道乘以0.24的加权值。

也就是说，多声道音频的相应声道的回放频率互不相同，但是在许多情况下主要依赖于再现的内容的种类。例如在音乐内容的情况下，有前L/R声道的回放频率高并且十分强调声道的声音质量这样的倾向。在电影内容的情况下，除了前L/R声道之外，也凸显了再现对话的中心声道的频率，并且还强调中心声道的声音质量。另一方面，在游戏内容的情况下，有等同再现所有声道的倾向。

鉴于这种境况，通过不是等同地处置向相应声道(扬声器)的系数分配而是进行与回放内容的种类对应的加权，可以向回放高频率高的声道(也就是变为重要的声道)分配更多的滤波器系数。

在步骤S19中，滤波器系数计算部64基于由系数分配评价值计算部63计算的系数分配评价值来计算相应声道的滤波器系数。首先，滤波器系数计算部64基于所计算的系数分配评价值来设置相应声道的滤波器系数大小。例如以下等式(2)定义声道i的滤波器系数大小Li：

Li＝K*Pi/T…(2)

这里，T为相应计算的声道的系数分配评价值的总和值。K为如下值，其中针对所有声道将能够在图11的信号处理设备11中进行计算处理的FIR滤波器的系数大小相加。Pi是计算的声道i中的系数分配评价值。

按照如等式(2)定义的滤波器系数大小Li和在步骤S18中获得的系数分配评价值来计算相应滤波器的系数。作为一种计算滤波器系数的方法，例如可以使用一种使用一般FFT和窗函数的设计方法或者一种借助Remez的滤波器设计方法。

此外由于与回放内容的种类对应的系数分配大小不同，所以可以获得与回放内容的种类对应的多个滤波器系数的组合。

滤波器系数计算部分64在步骤S20中将获得的滤波器系数的组合存储在声音调节滤波器存储器56中。

如上文提到的那样，在能够在信号处理设备11中进行计算处理的所有声道的FIR滤波器的系数大小内获得对于相应声道而言最优的FIR滤波器系数。

因而在有限计算资源之下的有效和高效声音调节是可能的，并且因此可以获得适当的环绕效果。

另外，由于进行与回放内容对应的加权，所以可以在有限计算资源之下向回放频率高的声道(也就是变为重要的声道)分配更多的滤波器系数。

因而对于回放内容而言最优的声音调节是可能的，因此可以获得适当的环绕效果。

回放块的配置例子

图18是示出了图1的回放块22的配置例子的框图。

配置图18的例子的回放块22以包括解码器71、声音调节部72和放大器73-1至73-5。

从外部信号源(例如解码器71中的DVD回放设备)供应声音信号。例如DVD回放设备(未示出)从光盘读取记录信号并且向解码器71供应该信号。

解码器71将供应的信号解码成多声道(5.1ch)的音频信号(声音信号)并且向声音调节部72中的对应滤波器82-1至82-5输出相应解码声道的声音信号。另外虽然在图18中未示出，但是解码器71也对回放内容的元数据等进行解码并且向控制器81供应该元数据等。

声音调节部82包括图2的声音调节滤波器存储器56、控制器81、滤波器82-1至82-5和延迟存储器83-1至83-5。在声音调节滤波器存储器56中存储由图2的分析块21分析和计算的滤波器系数的多个组合。

例如控制器81通过参考向将要从解码器71供应的回放内容添加的信息(元数据)等从声音调节滤波器存储器56读取与回放内容的种类对应的滤波器系数的组合。另外控制器81向相应声道的对应滤波器82-1至82-5供应该组合。另外控制器81分别设置与相应声道对应的适当的延迟时间以延迟存储器83-1至83-5。

也就是说，如在对分析块21的描述中提到的那样，相应滤波器的系数大小因连接的扬声器的回放能力、期望的(目标)声音调节量和再现内容(的种类)而不同。因此，由于在相应声道的信号之间出现时间差，所以为了解决时间差，计算并且分别向延迟存储器83-1至83-5供应适当的延迟时间。

滤波器82-1对于要从解码器71输入的中心声道的声音信号按照从控制器81供应的滤波器系数进行滤波器处理，并且向延迟存储器83-1输出中心声道在滤波器处理之后的声音信号。滤波器82-2对于要从解码器71输入的前L声道的声音信号按照从控制器81供应的滤波器系数进行滤波器处理，并且向延迟存储器83-2输出前L声道在滤波器处理之后的声音信号。滤波器82-3对于要从解码器71输入的前R声道的声音信号按照从控制器81供应的滤波器系数进行滤波器处理，并且向延迟存储器83-3输出前R声道在滤波器处理之后的声音信号。

滤波器82-4对于要从解码器71输入的环绕L声道的声音信号按照从控制器81供应的滤波器系数进行滤波器处理，并且向延迟存储器83-4输出环绕L声道在滤波器处理之后的声音信号。滤波器82-5对于要从解码器71输入的环绕R声道的声音信号按照从控制器81供应的滤波器系数进行滤波器处理，并且向延迟存储器83-5输出环绕R声道在滤波器处理之后的声音信号。

延迟存储器83-1将来自滤波器82-1的中心声道的声音信号延迟来自控制器81的延迟时间段并且向放大器73-1输出延迟的中心声道的声音信号。延迟存储器83-2将来自滤波器82-2的前L声道的声音信号延迟来自控制器81的延迟时间段并且向放大器73-2输出延迟的前L声道的声音信号。延迟存储器83-3将来自滤波器82-3的前R声道的声音信号延迟来自控制器81的延迟时间段并且向放大器73-3输出延迟的前R声道的声音信号。

延迟存储器83-4将来自滤波器82-4的环绕L声道的声音信号延迟来自控制器81的延迟时间段并且向放大器73-4输出延迟的环绕L声道的声音信号。延迟存储器83-5将来自滤波器82-5的环绕R声道的声音信号延迟来自控制器81的延迟时间段并且向放大器73-5输出延迟的环绕R声道的声音信号。

放大器73-1放大并且向中心扬声器12输出来自延迟存储器83-1的中心声道的声音信号。放大器73-2放大并且向前L扬声器13输出来自延迟存储器83-2的前L声道的声音信号。放大器73-3放大并且向前R扬声器14输出来自延迟存储器83-3的前R声道的声音信号。

放大器73-4放大并且向环绕L扬声器15输出来自延迟存储器83-4的环绕L声道的声音信号。放大器73-5放大并且向环绕R扬声器16输出来自延迟存储器83-5的环绕R声道的声音信号。

接着将参照图19的流程图描述图18的回放块22的回放处理。

从外部信号源(如比如DVD回放设备)向解码器71供应声音信号。在步骤S71中，解码器71将供应的信号解码成多声道(5.1ch)的音频信号(声音信号)并且向声音调节部72中的对应滤波器82-1至82-5输出相应解码声道的声音信号。

另外例如解码器71向控制器81供应回放内容的元数据等。

在步骤S72中，例如控制器81通过参考向将要从解码器71供应的回放内容添加的信息(元数据)等，从声音调节滤波器存储器56读取与回放内容的种类对应的滤波器系数的组合。另外，控制器81向对应滤波器82-1至82-5供应相应滤波器系数计算并且向延迟存储器83-1至83-5供应与相应声道对应的延迟时间。

在步骤S73中，滤波器82-1至82-5分别对于要从解码器71输入的相应声道的声音信号按照从控制器81供应的相应滤波器系数进行滤波器处理。另外滤波器82-1至82-5向延迟存储器83-1至83-5输出相应声道在滤波器处理之后的声音信号。

在步骤S74中，延迟存储器83-1至83-5分别对于要从滤波器82-1至82-5输入的相应声道的声音信号按照从控制器81供应的相应延迟时间进行延迟处理。另外，延迟存储器83-1至8305分别向放大器73-1至73-5输出相应声道在延迟处理之后的声音信号。

在步骤S75中，相应扬声器12至16分别输出与来自对应放大器73-1至73-5的声音信号相对应的声音。

也就是说，中心扬声器12输出与放大器73-1放大的中心声道的声音信号相对应的声音。前L扬声器13输出与放大器73-2放大的前L声道的声音信号相对应的声音。前R扬声器14输出与放大器73-3放大的前R声道的声音信号相对应的声音。

环绕L扬声器15输出与放大器73-4放大的环绕L声道的声音信号相对应的声音。环绕R扬声器16输出与放大器73-5放大的环绕R声道的声音信号相对应的声音。

如上文所述，按照与相应声道对应的滤波器系数进行滤波器处理，输出与按照对应于相应声道的延迟时间进行延迟处理的声音信号相对应的声音。

因而，可以在有限计算资源之下进行有效和高效声音调节，从而可以获得的适当环绕效果。

另外，由于读取和使用与回放内容对应的滤波器系数，所以可以在有限计算资源之下向回放频率高的(也就是变为重要的)声道分配更多的滤波器系数。

因而，对于回放内容而言最优的声音调节是可能的，从而可以获得适当的环绕效果。

此外，在前文描述中，如图17中所示，虽然说明了其中与回放内容的种类对应地使用预设固定加权值的例子，但是通过分析实际再现信号的回放频率，可以使用更现实的加权值。

回放块的另一配置例子

图20是示出了进行回放频率分析的回放块22的配置例子的框图。

图20的回放块22与图18的回放块22的不同点在于声音调节部72替换为声音调节部101。图20的回放块22与图18的回放块22的共同点在于它包括解码器71和放大器73-1至73-5。

另外，声音调节部101与图18的声音调节部72不同在于控制器81替换为控制器111并且添加频率分析部112-1至112-5。声音调节部101与图18的声音调节部72的共同点在于它包括图2的声音调节滤波器存储器56、滤波器82-1至82-5和延迟存储器83-1至83-5。

解码器71向声音调节部101中的对应频率分析部112-1至112-5输出相应声道的解码声音信号。

频率分析部112-1向滤波器82-1原样输出从解码器71输入的中心声道的声音信号并且分析中心声道的声音信号的回放频率。另外，频率分析部112-1向控制器111供应作为分析结果的中心声道的每平均时间的回放时间。

频率分析部112-2向滤波器82-2原样输出从解码器71输入的前L声道的声音信号并且分析前L声道的声音信号的回放频率。另外，频率分析部112-2向控制器111供应作为分析结果的前L声道的每平均时间的回放时间。

频率分析部112-3向滤波器82-3原样输出从解码器71输入的前R声道的声音信号并且分析前R声道的声音信号的回放频率。另外，频率分析部112-3向控制器111供应作为分析结果的前R声道的每平均时间的回放时间。

频率分析部112-4向滤波器82-4原样输出从解码器71输入的环绕L声道的声音信号并且分析环绕L声道的声音信号的回放频率。另外，频率分析部112-4向控制器111供应作为分析结果的环绕L声道的每平均时间的回放时间。

频率分析部112-5向滤波器82-5原样输出从解码器71输入的环绕R声道的声音信号并且分析环绕R声道的声音信号的回放频率。另外，频率分析部112-5向控制器111供应作为分析结果的环绕R声道的每平均时间的回放时间。

控制器111基于相应声道的每平均时间的回放时间获得相应声道的加权值。另外，在声音调节滤波器存储器56中存储在先前分析处理中计算的系数分配评价值。控制器111从声音调节滤波器存储器56读取系数分配评价值、计算与相应声道对应的滤波器系数并且向相应声道的对应滤波器82-1至82-5供应相应计算的滤波器系数。另外，控制器81分别向延迟存储器83-1至83-5设置与相应声道对应的适当的延迟时间。

此外下文在没有必要个别区分滤波器82-1至82-5时将滤波器称为滤波器82。另外当没有必要个别区分频率分析部112-1至112-5时将频率分析部称为频率分析部112。

频率分析部的配置例子

图21是示出了频率分析部112的配置例子的框图。

频率分析部112包括LPF(低通滤波器131)、绝对值获取部132、拾音(pick)保持器133、计数器134、计时器135和阈值存储器部136。

向对应滤波器82原样输出并且向LPF 131输入要向频率分析部112输入的来自解码器71的声音信号。LPF 131从输入的声音信号提取低域分量并且将提取的低域分量输出到绝对值获取部132。

绝对值获取部132对来自LPF 131的低域分量的信号取绝对值并且将该绝对值输出到拾音保持器133。拾音保持器133具有特定时间常数、从绝对值获取部132的信号获得信号波形的包络并且将获得的包络的值输出到计数器134。

计数器134从阈值存储器部136读取设置的阈值、比较阈值与来自拾音保持器133的包络的值并且测量(计数)当包络的值超过阈值时的时间。另外，由于从计时器135向计数器134供应计时器信号，所以可以获得例如在i声道中的每平均时间的低域分量的回放时间Ji。计数器134向控制器111供应获得的每平均时间的回放时间Ji。

回放处理的说明

接着将参照图22的流程图描述图20的回放块22的回放处理。

例如从外部信号源如DVD回放设备向解码器71供应声音信号。在步骤S111中，解码器71将供应的信号解码成多声道(5.1ch)的音频信号(声音信号)并且将相应声道的解码声音信号输出到声音调节部72中的对应频率分析部112-1至112-5。

在步骤S112中，频率分析部112-1至112-5分析对应声道的输入声音信号，并且转换器111基于分析结果计算相应声道的加权值。

也就是说，向对应滤波器82原样输出并且向LPF 131输出要向频率分析部112输入的来自解码器71的声音信号。LPF 131从输入的声音信号提取低域分量并且将提取的低域分量输出到绝对值获取部132。

绝对值获取部132对来自LPF 131的低域分量的信号取绝对值并且将该绝对值输出到拾音保持器133。拾音保持器133具有特定时间常数、从来自绝对值获取部132的绝对值的信号获得信号波形的包络并且将获得的包络的值输出到计数器134。

计数器134从阈值存储器部136读取预设阈值、比较阈值与来自拾音保持器133的包络的值并且测量(计数)当包络的值超过阈值时的时间。另外，由于从计时器135向计数器134供应计时器信号，所以可以获得例如在i声道中的每平均时间的低域分量的回放时间Ji。计数器134向控制器111供应获得的每平均时间的放回时间Ji。

控制器111获得其中针对所有声道将来自相应频率分析部112的相应声道的每平均时间的回放时间Ji相加的值M并且按照以下等式(3)获得相应声道的加权值Ui：加权值对应于参照图17描述的与内相容对应的加权值。

Ui＝Ji/M…(3)

在步骤S113中，控制器113从声音调节滤波器存储器56读取在先前分析处理中存储的系数分配评价值。系数分配评价值是在图4的步骤S17中计算的系数分配评价值，并且在这一例子中，系数分配评价值在计算之后存储于声音调节滤波器存储器56中。

在步骤S114中，控制器111将读取的系数分配评价值乘以获得的相应声道的加权值并且基于与加权值相乘的系数分配评价值来计算相应声道的滤波器系数。由于步骤S114中的滤波器系数的计算处理与图4的步骤S19中的滤波器系数的计算处理基本上相同，所以将省略其描述。

控制器111向对应滤波器82-1至82-5供应相应滤波器系数、计算并且向延迟存储器83-1至83-5供应与相应声道对应的延迟时间。

在步骤S115中，滤波器82-1至82-5分别对于要从解码器71输入的相应声道的声音信号按照从控制器81供应的相应滤波器系数进行滤波器处理。另外滤波器82-1至82-5将相应声道在滤波器处理之后的声音信号输出到延迟存储器83-1至83-5。

在步骤S116中，延迟存储器83-1至83-5分别对于要从滤波器82-1至82-5输入的相应声道的声音信号按照从控制器81供应的相应延迟时间进行延迟处理。另外，延迟存储器83-1至83-5分别将相应声道在延迟处理之后的声音信号输出到放大器73-1至73-5。

在步骤S117中，相应扬声器12至16分别输出与来自对应放大器73-1至73-5的声音信号对应的声音。

也就是说，中心扬声器12输出与放大器73-1放大的中心声道的声音信号对应的声音。前L扬声器13输出与放大器73-2放大的前L声道的声音信号对应的声音。前R扬声器14输出与放大器73-3放大的前R声道的声音信号对应的声音。

环绕L扬声器15输出与放大器73-4放大的环绕L声道的声音信号对应的声音。环绕R扬声器16输出与放大器73-5放大的环绕R声道的声音信号对应的声音。

如上文所述，分析内容的相应声道在回放期间的回放频率，按照与回放频率对应的滤波器系数进行滤波器处理，并且输出与按照对应于相应声道的延迟时间受到延迟处理的声音信号相对应的声音。

因而可以在有限计算资源之下进行有效和高效的声音调节，并且由此可以在回放期间在内容中获得适当的环绕效果。

此外，在上文提到的描述中已经给出对根据内容在回放期间的分析结果来计算的滤波器系数直接用来进行滤波器处理这一情况的描述，但是如果直接使用滤波器系数，则在内容回放期间改变了声音效果。因此在内容间隙(也就是在再现下一内容之前)可以按照至此使用的滤波器系数进行滤波器处理并且可以在内容回放间隙改变滤波器系数。否则，可以预先存储相应声道的回放频率，并且当回放频率大大改变时，可以改变滤波器系数。

另外描述了根据内容在回放期间的分析结果来计算滤波器系数这一例子，但是在图22的步骤S112中获得的加权值可以存储于声音调节滤波器存储器56等中并且可以使用于图4的下一分析处理的步骤S18中。

此外，在上文提到的描述中描述了5.1ch这一多声道的例子，但是声道可以是7ch或者9ch而不限于5ch，并且本发明可以应用于两个或者更多的多声道。

上文提到的系列处理可以由硬件实现并且可以由软件实现。在通过软件实现系列处理的情况下，构成该软件的程序安装于计算机中。这里，计算机包括可以通过安装各种程序来实现各种功能的内置于专用硬件中的计算机和通用计算机等。

个人计算机的配置例子

图23是示出了通过程序实现上文提到的系列处理的计算机的硬件配置例子的框图。

在计算机中，CPU(中央处理单元)201、ROM(只读存储器)202和RAM(随机存取存储器203)通过总线204相互连接。

另外，输入和输出接口205连接到总线204。输入部206、输出部207、存储器部208、通信部209和驱动210连接到输入和输出接口205。

输入部206包括键盘、鼠标、麦克风等。输出部207包括显示器、扬声器等。存储器部208包括硬盘、非易失性存储器等。通信部209包括网络接口等。驱动210驱动可拆卸介质211、比如磁盘、光盘、光磁盘或者半导体存储器。

在以这种方式配置的计算机中，例如CPU 201经由输入和输出接口205以及总线204向RAM 203加载存储器部208中存储的程序并且执行该程序，由此进行上文提到的系列处理。

可以例如在可拆卸介质211上记录和提供由计算机(CPU 201)执行的程序作为封装介质等。另外可以经由有线或者无线传输介质如局域网、因特网或者数字广播来提供程序。

在计算机中，可以通过在驱动210上装配可拆卸介质211经由输入和输出接口205在存储器部208中安装程序。另外，通信部209可以经由有线或者无线传输介质接收并且可以在存储器部208中安装程序。此外可以预先在ROM 202或者存储器部208中安装程序。

此外，计算机执行的程序可以是根据在说明书中描述的顺序按时间序列进行处理的程序并且可以是并行或者按照需要的定时(比如在被调用时)进行处理的程序。

本发明的实施例不限于上文提到的实施例而是可以在不脱离本发明主旨的范围内进行各种改变。

本申请包含与在2010年3月31日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2010-083599中公开的主题内容有关的主题内容，通过引用将其全部内容结合于此。

本领域技术人员应当理解，可以根据设计要求和其它因素的范围，出现各种修改、组合、再组合和变更，只要它们在所附权利要求或者其等效含义的范围内。

Claims (10)

1.一种信号处理设备，包括：

声音调节量计算装置，其使用通过收集各声道的输出而获得的声音信号来针对各声道计算声音调节量，所述声音调节量用于将各声道的声音特性调节成预定声音特性；

评价值计算装置，其基于由所述声音调节量计算装置计算的所述声音调节量为各声道计算系数分配评价值，所述系数分配评价值用于分配相应声道的声音调节所需的滤波器系数的大小；以及

滤波器系数计算装置，使用由所述评价值计算装置计算的所述系数分配评价值为各声道计算所述滤波器系数。

2.根据权利要求1所述的信号处理设备，

其中所述评价值计算装置通过将计算的所述系数分配评价值乘以与变成回放目标的内容对应的加权值来为各声道计算所述系数分配评价值。

3.根据权利要求2所述的信号处理设备，

其中与所述内容相对应地预先针对各声道设置与所述内容对应的所述加权值。

4.根据权利要求2所述的信号处理设备，还包括：

频率分析装置，其分析所述相应声道在回放所述内容时的回放频率，

其中基于由所述频率分析装置分析的所述回放频率为各声道计算与所述内容对应的所述加权值。

5.根据权利要求2所述的信号处理设备，

其中在根据所述声音信号的低域与高域的面积的比率判定为小型扬声器的情况下，所述声音调节量计算装置通过将计算的所述声音调节量乘以在所述低域上限制的加权系数来为各声道计算所述声音调节量。

6.根据权利要求1所述的信号处理设备，还包括：

滤波器处理装置，使用由所述滤波器系数计算装置计算的所述滤波器系数针对各声道对回放期间的所述内容的所述声音信号进行滤波器处理；以及

延迟装置，针对各声道对受到所述滤波器处理装置的所述滤波器处理的所述声音信号进行延迟处理。

7.根据权利要求1所述的信号处理设备，

其中所述声道包括五个声道或者更多。

8.一种信号处理设备的信号处理方法，所述信号处理设备包括声音调节量计算装置、评价值计算装置和滤波器系数计算装置，所述方法包括以下步骤：

允许所述声音调节量计算装置使用通过收集各声道的输出而获得的声音信号来针对各声道计算声音调节量，所述声音调节量用于将各声道的声音特性调节成预定声音特性；

允许所述评价值计算装置基于所计算的声音调节量为各声道计算系数分配评价值，所述系数分配评价值用于分配相应声道的声音调节所需的滤波器系数的大小；并且

允许所述滤波器系数计算装置使用所计算的系数分配评价值为各声道计算所述滤波器系数。

9.一种用于使计算机作为以下装置来工作的程序：

声音调节量计算装置，其使用通过收集各声道的输出而获得的声音信号来针对各声道计算声音调节量，所述声音调节量用于将各声道的声音特性调节成预定声音特性；

评价值计算装置，其基于由所述声音调节量计算装置计算的所述声音调节量为各声道计算系数分配评价值，所述系数分配评价值用于分配相应声道的声音调节所必需的滤波器系数的大小；以及

滤波器系数计算装置，使用由所述评价值计算装置计算的所述系数分配评价值为各声道计算所述滤波器系数。

10.一种信号处理设备，包括：

声音调节量计算单元，其使用通过收集各声道的输出而获得的声音信号来针对各声道计算声音调节量，所述声音调节量用于将各声道的声音特性调节成预定声音特性；

评价值计算单元，其基于由所述声音调节量计算单元计算的所述声音调节量为各声道计算系数分配评价值，所述系数分配评价值用于分配相应声道的声音调节所需的滤波器系数的大小；以及

滤波器系数计算单元，使用由所述评价值计算单元计算的所述系数分配评价值为各声道计算所述滤波器系数。

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