JP2005510093A - マルチチャンネルロジックマトリックス復号方法及び装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、マルチチャンネル信号の復号において聴覚イメージの安定性を改善する。中央チャンネルの信号出力と、バックチャンネルの信号出力は、マルチチャンネル入力信号にマトリックス復号器のような信号処理装置を適用することにより導き出され、又は改良される

Description

本発明は、一般にオーディオ信号処理に関する。とりわけ、本発明は、マルチチャンネル信号の復号技術に関する

音楽産業界では、半世紀にわたって２チャンネルのステレオを用いていた。一般に、主たる音声信号（又は他の中心に位置する信号）は左右のチャンネルに等しく混合され、左チャンネルと右チャンネルのラウドスピーカーから等距離に位置するリスナーに中心「音像」イメージを与える。

２チャンネルステレオリスニングのよく知られた欠点は、理想的な中心位置「スイートスポット」から離れると音場が崩れてしまうことである。中心信号は、２チャンネルのラウドスピーカーの中間からと言うよりむしろリスナーにより近いラウドスピーカーから来るように聞こえる。この問題を避ける、あるいは軽減するためのよく知られた１つの方法は、３番目の中心チャンネルを用いることである。しかし、３チャンネル音源はそれほど一般的とはなっていない。

この問題を軽減するためのよく知られたもう１つの方法は、ロジックマトリックス復号器を２チャンネル音源に適用し、中心チャンネル信号を含む１以上の付加的な信号を導き出す方法である。例えばドルビープロロジックデコーダー(Dolby Pro Logic decoder)は、２つの入力信号を受け取り、左（Ｌ）、中央（Ｃ）、右（Ｒ）及びサラウンド（Ｓ）出力信号を導き出す。プロロジックIIデコーダー(Pro LogicIIdecoder)は、Ｌ，Ｃ，Ｒ，左サラウンド（Ｌｓ）と右サラウンド（Ｒｓ）出力信号をIIチャンネル音源から導き出し、ドルビーサラウンドでエンコードされた素材又は通常のステレオ録音された素材のどちらに対しても機能するようになっている。

プロロジックサラウンド復号の主要な利点は、ラウドスピーカー中心軸からずれて座ったリスナーに対する中心信号像の安定性を向上するような中心チャンネル出力であるという点については、十分証明されている。この利点は、ドルビー３ステレオとして知られた単純な３チャンネル（Ｌ，Ｃ，Ｒ）マトリックス復号システムに対しても同様に有効である。上述の復号器の応用として家庭のオーディオシステム及び車のオーディオシステムの両方が含まれる。

通常の５チャンネル又は５．１チャンネルの個別音源信号を出力するシステムのような、マルチチャンネルシステムにロジックマトリックス復号器を適用することで、サラウンドチャンネル信号に対しても同様の利点が得られるであろう。サラウンドＥＸと呼ばれるこの応用例では、５チャンネルサウンドトラックのＬｓとＲｓ信号がロジックマトリックス復号器に入力され、元の２つの信号から３つのサラウンドチャンネル（Ｌｓ，Ｂｓ，Ｒｓ）を導き出す。図１はこの応用例のブロック線図である。中心からずれて座ったリスナーは、ＬｓチャンネルとＲｓチャンネルのラウドスピーカーの中間から来ることを意図した方向性を十分とらえることができる。

ＤＶＤオーディオの出現により、５．１チャンネルオーディオプログラムはさらに一般的になった。人は、５．１チャンネルシステムにより別に中央チャンネルが用意されるので、音場が崩壊するという問題が簡単に回避されるだろうと期待するかもしれない。残念ながら、音声信号を前方の３個のチャンネルにどのように混合するかについての自由度を付加してしまうので、音場が崩壊するという問題は避けられない。ある場合は、音声信号は前の通りもっぱらＬ／Ｒチャンネルに混合され中央に音像イメージを生成する。他の場合は、音声信号は中央チャンネルにのみ混合される。さらに他の場合には、音声信号は比率を変えながら前方の３個のチャンネルすべてに混合される。これらの混合の選択は音声信号の調和や明瞭性に影響するが、ほとんどの場合、この音声は音響舞台の中心から発生しているように認識されることを意図している。これらの、音声と他の中央信号とを、中央のチャンネルではなくＬ／Ｒチャンネルに入力するような混合により、中央のリスニング位置又はその近傍にいないリスナーに対しては、依然として音場の崩壊が起る。

中央のラウドスピーカーにのみ音声信号を混合させることは、中央から離れて座っているリスナーに対して、リスナーの位置とは無関係に音響舞台の中心のごく近くに音声信号の聴覚イメージを与える。中央チャンネルの使用の減少に比例して、音声イメージはリスナーの位置に向かって移動する。これはすでに説明した２チャンネル音源の問題に似ているが、この問題の解決策は中央チャンネル信号の存在により複雑となる。中央チャンネルにのみ音声信号を含む５．１チャンネルプログラムは、リスナーの位置にかかわらず中央の聴覚イメージを保つことができ、更なる改造を必要としない。ＬチャンネルとＲチャンネルのみを使うプログラムは、一般的な２チャンネル録音と同様の制限があり、音声信号をＬチャンネルとＣチャンネルとＲチャンネルに置くプログラムはこれら両極端間のどこかの位置に、位置的に安定した中央聴覚イメージを生み出す。この結論は、現在の混合技術は、すべてのリスナー位置に対して一定の音声イメージを作る効果を確かなものにするものではないということである。これは時々家庭におけるリスナーに対して問題となるが、車の中では普通どのリスナーもラウドスピーカーに対して中央に位置しないので、車の中のリスナーにとってはほとんどいつも問題になる。

本発明はこれらの問題を解決するものである。

本発明の1つの特徴によれば、オーディオ復号器であって、左チャンネル入力信号を伝達する第1の入力信号経路、右チャンネル入力信号を伝達する第２の入力信号経路、及び、中央チャンネル入力信号を伝達する第３の入力信号経路を含む複数の入力経路と、第1の入力信号経路と第２の入力信号経路とに接続された入力、及び、左チャンネル入力信号と右チャンネル入力信号に由来する処理された信号を出力するものであって、第1の出力は処理された左チャンネルの信号を出力し、第２の出力は処理された右チャンネルの信号を出力し、第3のチャンネルは処理された中央チャンネルの信号を出力する、複数の出力を有する信号処理装置と、第3の入力信号経路と前記信号処理装置の第3の出力とに接続された入力、及び、中央チャンネル入力信号と処理された中央チャンネルの信号との結合を表す出力、を有する信号結合装置と、前記信号処理装置の第1の出力と接続された第1の信号経路、前記信号処理装置の第２の出力とに接続された第２の信号経路、及び、前記信号結合装置の出力と接続された第３の信号経路を含む複数の出力信号経路とを具備するオーディオ復号器である。

本発明の他の特徴によれば、オーディオ復号器であって、左チャンネル入力信号を伝達する第1の入力信号経路、右チャンネル入力信号を伝達する第２の入力信号経路、及び、中央チャンネル入力信号を伝達する第３の入力信号経路を含む複数の入力経路と、第1の入力信号経路と第２の入力信号経路と第３の入力信号経路とに接続された入力、及び、左チャンネル入力信号と中央チャンネル入力信号の混合と右チャンネル入力信号と中央チャンネル入力信号の混合とに由来する処理された信号を出力するものであって、第1の出力は処理された左チャンネルの信号を出力し、第２の出力は処理された右チャンネルの信号を出力し、第3のチャンネルは処理された中央チャンネルの信号を出力する複数の出力、を有する信号処理装置と、前記信号処理装置の第1の出力と接続された第1の信号経路、前記信号処理装置の第２の出力と接続された第２の信号経路、及び、前記信号処理装置の第３の出力と接続された第３の信号経路を含む複数の出力信号経路とを具備するオーディオ復号器である。

本発明のさらに他の特徴によれば、オーディオ復号方法であって、左チャンネル入力信号、中央チャンネル入力信号、及び右チャンネル入力信号を受信し、左チャンネル入力信号と右チャンネル入力信号から、処理された左チャンネルの信号、処理された右チャンネルの信号、及び処理された中央チャンネルの信号を含む複数の処理された信号を生成し、中央チャンネル入力信号と処理された中央チャンネルの信号とを結合し、処理された左チャンネルの信号、処理された右チャンネルの信号、及び、中央チャンネルの入力信号と処理された中央チャンネルの信号とが結合された信号を表現する複数の出力を出力する、オーディオ復号方法である。

ここでの開示では、特に「音声信号」と「音声イメージ」に付いて説明する。なぜなら、２以上のチャンネルを持つ音響プログラムは普通音響舞台の中心にこのような種類の信号が現れるように計画されるからである。本発明は、音声信号に限定されるものではなく、あらゆる種類の信号に適用することができる。ここで音声信号及びそれに類似するものとして言及したものは、音響舞台の中心又はその近傍で現れるように意図されたあらゆる種類の聴覚信号に言及したものと理解すべきである。

中央に安定した聴覚イメージを出力するシステムの１つの実施例を図２に示す。この実施例において、Cチャンネル信号はＬチャンネル又はＲチャンネルに分配又は混合され２チャンネル信号を供給する。あらかじめＣチャンネルに存在していた音声信号は同一のレベルでＬチャンネル及びＲチャンネルに混合される。その結果できた２チャンネルの信号は、Ｃチャンネルに優勢な音声信号部分を有する３つのチャンネル（Ｌ，Ｃ及びＲ）を導き出すため処理され、Ｃチャンネルは前方にある３台のラウドスピーカーを用いて堅固な聴覚イメージを中央に出力する。

中央に安定した聴覚イメージを出力するシステムの他の１つの実施例を図３に示す。第１の実施例とは違って、この第２の実施例ではＣチャンネルの信号はＬチャンネル信号及びＲチャンネル信号と混合されない。その代わり、Ｌチャンネル信号及びＲチャンネル信号にある音声信号を引き出し、引き出された音声信号をＣチャンネル信号に加える。この結果、Ｃチャンネルにすでに存在していた信号により表現される音声イメージの安定性は、有害な影響を受けず、Ｃチャンネル信号の他のチャンネルへの漏れや結合が避けられる。これで一般に、より明瞭なより安定性の高い音声イメージと、Ｌチャンネル信号及びＲチャンネル信号により生み出される音声イメージのより良好な側方分離性が得られる。もしマルチチャンネルプログラムにおいて、Ｃチャンネルに顕著な信号がない場合、この第２の実施例は、本質的に図２に示した第１の実施例により提供されるものと同じ結果をもたらす。

本発明の原理は他のチャンネルに適用しても良い。例えば、図４に示すように５チャンネル復号器は上述の図３で説明したとおりにＣチャンネル信号を導き出し、さらに１対のサラウンドチャンネルも導き出してＬｓチャンネル信号及びＲｓチャンネル信号に加える。この技術は、元のサラウンドチャンネル信号の前方チャンネル信号への漏れをなくして、プログラムの空間的効果を強化するために用いることができる。

いくつかの図や関連する説明文において、実際の実施において重要ではあるが本発明を説明するのに不必要な様々な側面は除かれている。例えば、図面に記載された復号器要素の実施例において、処理すべき信号中に相移動又は時間遅れを導入しても良い。このような場合では、望ましい実施例において、すべてのチャンネルを一致又は実質的に一致させるように相を移動し時間を遅らせるような時間遅れ要素又はその他の処理要素を直接信号経路に含ませる。図４を参照すると、例えば、適切に相を移動させ時間を遅らせる要素が、Ｃチャンネル，Ｌｓチャンネル及びＲｓチャンネルにおける加算要素の前すなわち「上流」の信号経路に挿入される。

サラウンドEX復号を具備するマルチチャンネルオーディオ復号器のブロック線図である。 中央チャンネル信号を再分配するマルチチャンネルオーディオ復号器のブロック線図である。 離散ハイブリッド／マトリックス−3チャンネルプロセッサーを具備するマルチチャンネルオーディオ復号器のブロック線図である。 マトリックスエンハンスド５チャンネルシステム用オーディオ復号器のブロック線図である。

Claims (8)

1. オーディオ復号器であって、
   左チャンネル入力信号を伝達する第1の入力信号経路、右チャンネル入力信号を伝達する第２の入力信号経路、及び、中央チャンネル入力信号を伝達する第３の入力信号経路を含む複数の入力経路と、
   第1の入力信号経路と第２の入力信号経路とに接続された入力、及び、左チャンネル入力信号と右チャンネル入力信号に由来する処理された信号を出力するものであって、第1の出力は処理された左チャンネルの信号を出力し、第２の出力は処理された右チャンネルの信号を出力し、第3のチャンネルは処理された中央チャンネルの信号を出力する、複数の出力を有する信号処理装置と、
   第3の入力信号経路と前記信号処理装置の第3の出力とに接続された入力、及び、中央チャンネル入力信号と処理された中央チャンネルの信号との結合を表す出力、を有する信号結合装置と、
   記信号処理装置の第1の出力と接続された第1の信号経路、前記信号処理装置の第２の出力とに接続された第２の信号経路、及び、前記信号結合装置の出力と接続された第３の信号経路を含む複数の出力信号経路と、
   を具備するオーディオ復号器。
2. 前記信号処理装置は、ロジックマトリックス復号器により実行される請求項１に記載の復号器。
3. オーディオ復号器であって、
   左チャンネル入力信号を伝達する第1の入力信号経路、右チャンネル入力信号を伝達する第２の入力信号経路、及び、中央チャンネル入力信号を伝達する第３の入力信号経路を含む複数の入力経路と、
   第1の入力信号経路と第２の入力信号経路と第３の入力信号経路とに接続された入力、及び、左チャンネル入力信号と中央チャンネル入力信号の混合と右チャンネル入力信号と中央チャンネル入力信号の混合とに由来する処理された信号を出力するものであって、第1の出力は処理された左チャンネルの信号を出力し、第２の出力は処理された右チャンネルの信号を出力し、第3のチャンネルは処理された中央チャンネルの信号を出力する複数の出力、を有する信号処理装置と、
   前記信号処理装置の第1の出力と接続された第1の信号経路、前記信号処理装置の第２の出力と接続された第２の信号経路、及び、前記信号処理装置の第３の出力と接続された第３の信号経路を含む複数の出力信号経路と、
   を具備するオーディオ復号器。
4. 前記信号処理装置は、左チャンネル入力信号と中央チャンネル入力信号とを結合することにより左チャンネル入力信号と中央チャンネル入力信号とを混合したものを出力する第１の信号結合装置と、右チャンネル入力信号と中央チャンネル入力信号とを結合することにより右チャンネル入力信号と中央チャンネル入力信号とを混合したものを出力する第２の信号結合装置と、前記第１の信号結合装置の出力に接続された入力と前記第２の信号結合装置の出力と接続された入力とを有するマトリックス復号器と、により実行される請求項３に記載の復号器。
5. 前記複数の入力信号経路には、サラウンドチャンネルの入力信号を伝達する第４の入力経路が含まれ、
   信号処理装置の前記複数の出力には、処理されたサラウンドチャンネル信号を出力する第４の出力が含まれ、
   前記第４の入力信号経路に接続された入力と前記信号処理装置の前記第４の出力に接続された入力とを有し、サラウンドチャンネル入力信号と処理されたサラウンドチャンネル信号との結合を表す信号を出力する出力を有するサラウンドチャンネル結合装置を具備し、
   前記複数の出力信号経路には、前記サラウンドチャンネル結合装置の出力に接続された第４の出力信号経路を含む、
   請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の復号器。
6. オーディオ復号方法であって、
   左チャンネル入力信号、中央チャンネル入力信号、及び右チャンネル入力信号を受信し、
   左チャンネル入力信号と右チャンネル入力信号から、処理された左チャンネルの信号、処理された右チャンネルの信号、及び処理された中央チャンネルの信号を含む複数の処理された信号を生成し、
   中央チャンネル入力信号と処理された中央チャンネルの信号とを結合し、
   処理された左チャンネルの信号、処理された右チャンネルの信号、及び、中央チャンネルの入力信号と処理された中央チャンネルの信号とが結合された信号を表現する複数の出力を出力する、
   オーディオ復号方法。
7. 前記処理された左チャンネルの信号、処理された右チャンネルの信号、及び、処理された中央チャンネルの信号は、左チャンネル入力信号と右チャンネル入力信号とにロジックマトリックス復号器を適用することにより導き出される、請求項６に記載の復号方法。
8. サラウンドチャンネル入力信号を受け取り、
   左チャンネル入力信号と右チャンネル入力信号から処理されたサラウンドチャンネル信号を導き出し、
   前記サラウンドチャンネル入力信号と前記処理されたサラウンドチャンネル信号とを結合し、
   前記サラウンドチャンネルの入力信号と前記処理されたサラウンドチャンネルの信号とが結合された信号を表現する出力を出力する、
   請求項６又は請求項７に記載の復号方法。

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