JP2006217210A - Audio device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an "audio device" capable of eliminating a feeling of physical disorder by maintaining an output of a surround sound irrelevantly to contents of an input sound. <P>SOLUTION: The audio device 100 includes a correlation value calculation section 40 which calculates the degree of a correlation between an L signal and an R signal being stereo signals of two channels, an SL signal generation section 20 which generates a surround L signal by extracting a component in the R signal having a high correlation with the L signal by updating the filter coefficient of an adaptive filter by using adaptive algorithm and subtracting it from the L signal, an SR signal generation section 30 which similarly generates a surround R signal, and a μ setting section 42 which variably sets the value of a step-size parameter μ used to update the filter coefficient by the adaptive algorithm of the SL signal generation section 20 and SR signal generation section 30 according to whether the correlation value calculated by the correlation value calculation section 40 is large or small. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、2チャンネルのステレオ信号から2組以上のサラウンド信号を生成するオーディオ装置に関する。   The present invention relates to an audio apparatus that generates two or more sets of surround signals from two-channel stereo signals.

従来から、2チャンネルのステレオ信号からサラウンド信号を生成するオーディオ装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。このオーディオ装置では、入力されたステレオ信号INL、INRを適応無相関化器に通すことにより、サラウンド信号SL、SRを生成している。例えば、この適応無相関化器は、FIRフィルタによる適応信号処理によって実現される。
特開2003−333698号公報(第3−6頁、図1−13)
2. Description of the Related Art Conventionally, an audio device that generates a surround signal from a two-channel stereo signal is known (see, for example, Patent Document 1). In this audio apparatus, the surround signals SL and SR are generated by passing the input stereo signals INL and INR through an adaptive decorrelator. For example, this adaptive decorrelator is realized by adaptive signal processing using an FIR filter.
Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-333698 (page 3-6, FIG. 1-13)

ところで、特許文献1に開示されたオーディオ装置では、例えばサラウンド信号SLの生成は、ステレオ信号INLからステレオ信号INRに含まれるこのステレオ信号INLに相関の高い成分を差し引くことにより行われており、これをLMS(Least Mean Square)アルゴリズムによってフィルタ特性が更新されるFIRフィルタによって実現している。サラウンド信号SRについても同様である。このため、モノラル信号のように非常に相関の高いステレオ信号INL、INRが入力されると、サラウンド信号SL、SRの成分がほとんど消失してしまい、サラウンド用のスピーカからほとんど音が出力されない状態となって、オーディオ装置の聴取者に違和感を与えるという問題があった。   By the way, in the audio device disclosed in Patent Document 1, for example, the generation of the surround signal SL is performed by subtracting a highly correlated component from the stereo signal INL included in the stereo signal INR from the stereo signal INL. Is realized by an FIR filter whose filter characteristics are updated by an LMS (Least Mean Square) algorithm. The same applies to the surround signal SR. For this reason, when stereo signals INL and INR having a very high correlation like a monaural signal are input, the components of the surround signals SL and SR are almost lost, and almost no sound is output from the surround speakers. As a result, there is a problem that the listener of the audio device is uncomfortable.

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、入力音の内容によらずサラウンド音の出力を維持して違和感の発生を防止することができるオーディオ装置を提供することにある。   The present invention was created in view of the above points, and an object of the present invention is to provide an audio device that can maintain the output of a surround sound and prevent a sense of incongruity regardless of the content of the input sound. There is to do.

上述した課題を解決するために、本発明のオーディオ装置は、2チャンネルのステレオ信号であるL信号とR信号の相関の程度を算出する相関値算出手段と、R信号の中のL信号と相関の高い成分を適応アルゴリズムを用いて適応フィルタのフィルタ係数を更新することにより抽出して、L信号から差し引くことにより第1のサラウンド信号を生成する第1のサラウンド信号生成手段と、L信号の中のR信号と相関の高い成分を適応アルゴリズムを用いて適応フィルタのフィルタ係数を更新することにより抽出して、R信号から差し引くことにより第2のサラウンド信号を生成する第2のサラウンド信号生成手段と、相関値算出手段によって算出された相関値の大小に応じて、第1および第2のサラウンド信号生成手段による適応アルゴリズムにおいてフィルタ係数の更新を行う際に用いられるステップサイズパラメータμの値を可変に設定するμ設定手段とを備えている。L信号とR信号の相関の程度に応じてステップサイズパラメータμの値を可変に設定することにより、L信号とR信号の相関の程度に応じて変化するサラウンド信号が消失するまでの時間を調整することが可能になり、入力音の内容によらずサラウンド信号の出力を維持して違和感の発生を防止することが可能になる。   In order to solve the above-described problem, an audio apparatus according to the present invention includes a correlation value calculation unit that calculates the degree of correlation between an L signal that is a two-channel stereo signal and an R signal, and a correlation between the L signal in the R signal. A first surround signal generating means for extracting a high-frequency component by updating a filter coefficient of an adaptive filter using an adaptive algorithm, and subtracting the component from the L signal; A second surround signal generating means for generating a second surround signal by extracting a component having a high correlation with the R signal by updating the filter coefficient of the adaptive filter using an adaptive algorithm and subtracting the component from the R signal; The adaptive algorithm by the first and second surround signal generating means according to the magnitude of the correlation value calculated by the correlation value calculating means And a μ setting means variably sets the value of the step size parameter μ for use in updating the filter coefficients in. Adjust the time until the surround signal that changes according to the degree of correlation between the L signal and the R signal disappears by setting the value of the step size parameter μ variably according to the degree of correlation between the L signal and the R signal. This makes it possible to maintain the output of the surround signal regardless of the content of the input sound and prevent the occurrence of a sense of incongruity.

また、上述したμ設定手段は、相関値が大きいときにステップサイズパラメータμを小さな値に、反対に、相関値が小さいときにステップサイズパラメータμを大きな値に設定することが望ましい。これにより、L信号とR信号の相関が高い場合にサラウンド信号が速やかに減衰することを防止することができ、サラウンド音の聴取者が感じる違和感を低減することが可能になる。   The μ setting means described above preferably sets the step size parameter μ to a small value when the correlation value is large, and conversely sets the step size parameter μ to a large value when the correlation value is small. As a result, it is possible to prevent the surround signal from being rapidly attenuated when the correlation between the L signal and the R signal is high, and to reduce the uncomfortable feeling felt by the listener of the surround sound.

また、上述した第1のサラウンド信号生成手段は、L信号を遅延させて出力する遅延手段と、R信号を適応フィルタに通した後の信号を遅延手段を通した後の信号から差し引いてエラー信号を生成する加算手段と、エラー信号のパワーが最小となるようにLMSアルゴリズムを用いて適応フィルタのフィルタ係数を更新するLMSアルゴリズム処理手段とを備え、第2のサラウンド信号生成手段は、R信号を遅延させて出力する遅延手段と、L信号を適応フィルタに通した後の信号を遅延手段を通した後の信号から差し引いてエラー信号を生成する加算手段と、エラー信号のパワーが最小となるようにLMSアルゴリズムを用いて適応フィルタのフィルタ係数を更新するLMSアルゴリズム処理手段とを備え、μ設定手段は、第1および第2のサラウンド信号生成手段に含まれるLMSアルゴリズム処理手段によってフィルタ係数を更新する際に用いられるステップサイズパラメータμの値を設定することが望ましい。これにより、適応フィルタを用いてR信号の中のL信号と相関の高い成分、あるいはL信号の中のR信号と相関の高い成分を抽出する際のフィルタ係数更新の収束の程度を可変することができ、L信号とR信号の相関の程度に応じてサラウンド音を調整することが可能になる。   Further, the first surround signal generation means described above includes an error signal by subtracting a delay means for delaying and outputting the L signal and a signal after passing the R signal through the adaptive filter from a signal after passing through the delay means. And an LMS algorithm processing means for updating the filter coefficient of the adaptive filter using the LMS algorithm so that the power of the error signal is minimized. The second surround signal generating means Delay means for delaying and outputting, addition means for generating an error signal by subtracting the signal after passing through the adaptive filter from the L signal from the signal after passing through the delay means, and the power of the error signal to be minimized And LMS algorithm processing means for updating the filter coefficient of the adaptive filter using the LMS algorithm, and the μ setting means includes first and second μ setting means. It is desirable to set the value of the step size parameter μ for use in updating the filter coefficients by the LMS algorithm processing unit included in the surround signal generation means. This makes it possible to vary the degree of convergence of the filter coefficient update when an adaptive filter is used to extract a component having a high correlation with the L signal in the R signal or a component having a high correlation with the R signal in the L signal. The surround sound can be adjusted according to the degree of correlation between the L signal and the R signal.

また、上述した相関値算出手段は、ステレオ信号がモノラル信号であるか否かを判定しており、μ設定手段は、相関値算出手段によってモノラル信号である旨の判定がなされたときにステップサイズパラメータμを小さな値に、モノラル信号でない旨の判定がなされたときにステップサイズパラメータμを大きな値に設定することが望ましい。これにより、L信号とR信号の相関が最も高いモノラル音声が入力されたときにサラウンド信号の減衰を低減することが可能となり、違和感の発生を防止することができる。また、モノラル音声か否かは比較的容易に判定することができることから、処理の簡略化が可能となる。   Further, the correlation value calculating means described above determines whether or not the stereo signal is a monaural signal, and the μ setting means determines the step size when the correlation value calculating means determines that the signal is a monaural signal. It is desirable to set the step size parameter μ to a large value when it is determined that the parameter μ is a small value and the signal is not a monaural signal. Accordingly, it is possible to reduce the attenuation of the surround signal when a monaural sound having the highest correlation between the L signal and the R signal is input, and it is possible to prevent a sense of incongruity from occurring. In addition, since it can be determined relatively easily whether or not the sound is monaural, the processing can be simplified.

以下、本発明を適用した一実施形態のオーディオ装置について、図面を参照しながら説明する。図1は、一実施形態のオーディオ装置の構成を示す図である。図1に示すオーディオ装置100は、車両に搭載されており、加算部10、12、LPF(ローパスフィルタ)14、SL信号生成部20、SR信号生成部30、相関値算出部40、μ設定部42を備えている。このオーディオ装置100には、6個(5.1ch)のスピーカ110、112、120、122、130、132が接続されている。   An audio apparatus according to an embodiment to which the present invention is applied will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an audio apparatus according to an embodiment. An audio apparatus 100 shown in FIG. 1 is mounted on a vehicle and includes adders 10 and 12, an LPF (low-pass filter) 14, an SL signal generator 20, an SR signal generator 30, a correlation value calculator 40, and a μ setting unit. 42 is provided. To this audio apparatus 100, six (5.1ch) speakers 110, 112, 120, 122, 130, 132 are connected.

一方の加算部10は、入力されるステレオ信号(L信号、R信号)を加算する。加算された信号は、聴取者の前方に設置されたセンタースピーカとしてのスピーカ110から出力される。他方の加算部12は、加算部10と同様に、入力されるステレオ信号を加算する。加算された信号は、LPF14を通して低域成分を抽出した後、聴取者の後方に設置されたサブウーハーとしてのスピーカ112から出力される。なお、本実施形態では、ステレオ信号を単純に加算してスピーカ110から出力したが、スピーカ110から出力する信号の生成方法はこれに限定されず、他の方法を用いるようにしてもよい。   One adding unit 10 adds input stereo signals (L signal, R signal). The added signal is output from a speaker 110 serving as a center speaker installed in front of the listener. The other adding unit 12 adds the input stereo signals in the same manner as the adding unit 10. The added signal is output from a speaker 112 as a subwoofer installed behind the listener after extracting a low-frequency component through the LPF 14. In this embodiment, the stereo signals are simply added and output from the speaker 110. However, the method for generating the signal output from the speaker 110 is not limited to this, and other methods may be used.

SL信号生成部20は、第1のサラウンド信号生成手段であって、入力されるL信号およびR信号に基づいてサラウンドL信号を生成し、聴取者の左あるいは左後方に設置されたスピーカ130から出力する。SR信号生成部30は、第2のサラウンド信号生成手段であって、入力されるL信号およびR信号に基づいてサラウンドR信号を生成し、聴取者の右あるいは右後方に設置されたスピーカ132から出力する。上述したサラウンドL信号およびサラウンドR信号の生成は、LMSアルゴリズムを用いて適応フィルタのフィルタ係数の値を更新することにより行われる。   The SL signal generation unit 20 is a first surround signal generation unit that generates a surround L signal based on the input L signal and R signal, and from the speaker 130 installed on the left or rear left of the listener. Output. The SR signal generation unit 30 is a second surround signal generation unit that generates a surround R signal based on the input L signal and R signal, and from a speaker 132 installed on the right or right rear of the listener. Output. The generation of the surround L signal and the surround R signal described above is performed by updating the filter coefficient value of the adaptive filter using the LMS algorithm.

相関値算出部40は、相関値算出手段であって、入力されるL信号とR信号の相関値を算出する。入力されるステレオ信号がモノラル音声に近いほどL信号とR信号の相関値が大きくなる。μ設定部42は、μ設定手段であって、相関値算出部40によって算出された相関値に基づいて、SL信号生成部20あるいはSR信号生成部30によって適応フィルタのフィルタ係数の値を更新する際に用いられるステップサイズパラメータμの値を設定する。具体的には、相関値が大きいほど(モノラル音声に近いほど)ステップサイズパラメータμが小さな値に設定される。   The correlation value calculation unit 40 is a correlation value calculation unit, and calculates a correlation value between the input L signal and R signal. The closer the input stereo signal is to monaural sound, the greater the correlation value between the L signal and the R signal. The μ setting unit 42 is μ setting means, and updates the value of the filter coefficient of the adaptive filter by the SL signal generation unit 20 or the SR signal generation unit 30 based on the correlation value calculated by the correlation value calculation unit 40. The value of the step size parameter μ used at the time is set. Specifically, the step size parameter μ is set to a smaller value as the correlation value is larger (closer to monaural sound).

なお、入力されるステレオ信号の内のL信号は、聴取者の左前方に設置されたスピーカ120から直接出力される。また、入力されるステレオ信号の内のR信号は、聴取者の右前方に設置されたスピーカ122から直接出力される。   Note that the L signal of the input stereo signal is directly output from the speaker 120 installed in the left front of the listener. In addition, the R signal in the input stereo signal is directly output from the speaker 122 installed on the right front side of the listener.

図2は、SL信号生成部20およびSR信号生成部30の詳細構成を示す図である。図2に示すように、SL信号生成部20は、FIRフィルタ21、適応フィルタ(ADF)22、加算部23、LMSアルゴリズム処理部24を備えている。FIRフィルタ21は、遅延回路(遅延手段)として用いられており、入力されるL信号をタップ数(例えば32タップ)に応じた時間だけ遅延して出力する。適応フィルタ22は、FIRフィルタと同じ構成を有しており、入力されるR信号に対して所定のタップ係数Wを乗算して出力する。加算部23は、加算手段であって、FIRフィルタ21から出力されるL信号から適応フィルタ22から出力される信号を減算し、エラー信号eを出力する。LMSアルゴリズム処理部24は、LMSアルゴリズム処理手段であって、LMSアルゴリズムを用いて、加算部23から出力されるエラー信号eのパワーが最小となるように適応フィルタ22のフィルタ係数を可変する。また、加算部23から出力されるエラー信号eは、そのままサラウンドL信号(SL信号)として取り出され、スピーカ130から出力される。   FIG. 2 is a diagram illustrating a detailed configuration of the SL signal generation unit 20 and the SR signal generation unit 30. As shown in FIG. 2, the SL signal generation unit 20 includes an FIR filter 21, an adaptive filter (ADF) 22, an addition unit 23, and an LMS algorithm processing unit 24. The FIR filter 21 is used as a delay circuit (delay means), and outputs an input L signal with a delay corresponding to the number of taps (for example, 32 taps). The adaptive filter 22 has the same configuration as the FIR filter, and multiplies the input R signal by a predetermined tap coefficient W and outputs the result. The adding unit 23 is an adding unit, and subtracts the signal output from the adaptive filter 22 from the L signal output from the FIR filter 21 to output an error signal e. The LMS algorithm processing unit 24 is LMS algorithm processing means, and varies the filter coefficient of the adaptive filter 22 using the LMS algorithm so that the power of the error signal e output from the adding unit 23 is minimized. Further, the error signal e output from the adding unit 23 is extracted as it is as a surround L signal (SL signal) and output from the speaker 130.

図3は、適応フィルタ22の詳細構成を示す図である。図3に示すように、適応フィルタ22は、複数の遅延素子221と、それぞれの遅延素子221に保持された信号に対して可変のフィルタ係数を乗算する乗算部222と、それぞれの乗算部222の出力を加算する加算部223とを備えている。複数の乗算部222のそれぞれのフィルタ係数(乗数)の値は、LMSアルゴリズム処理部24によって更新される。   FIG. 3 is a diagram showing a detailed configuration of the adaptive filter 22. As shown in FIG. 3, the adaptive filter 22 includes a plurality of delay elements 221, a multiplying unit 222 that multiplies a signal held in each delay element 221 by a variable filter coefficient, and each of the multiplying units 222. And an adder 223 for adding outputs. The values of the filter coefficients (multipliers) of the plurality of multipliers 222 are updated by the LMS algorithm processor 24.

LMSアルゴリズム処理部24は、加算部23から出力されるエラー信号eのパワーが最小となるように適応フィルタ22のフィルタ係数の値を更新しており、適応フィルタ22では入力されたR信号の成分の内のL信号と相関の高い成分を抽出するようにフィルタ係数の値が更新される。すなわち、LMSアルゴリズム処理部24には、R信号と加算部23から出力されるエラー信号eとが入力されており、これらのR信号とエラー信号eがLMSアルゴリズムによって処理されることにより、LMSアルゴリズム処理部24から適応フィルタ22内の各乗算部222に対してフィルタ係数の更新指令が出力され、各遅延素子221に保持された信号に重畳されるフィルタ係数の値が変更される。   The LMS algorithm processing unit 24 updates the value of the filter coefficient of the adaptive filter 22 so that the power of the error signal e output from the adding unit 23 is minimized, and the adaptive filter 22 receives the input R signal component. The value of the filter coefficient is updated so as to extract a component having a high correlation with the L signal. That is, the LMS algorithm processing unit 24 receives the R signal and the error signal e output from the adding unit 23, and the RMS algorithm is processed by the RMS algorithm by processing the R signal and the error signal e. A filter coefficient update command is output from the processing unit 24 to each multiplication unit 222 in the adaptive filter 22, and the value of the filter coefficient superimposed on the signal held in each delay element 221 is changed.

このように、適応フィルタ22によってR信号の中のL信号と相関の高い成分が抽出され、この成分が加算部23によってL信号から減算されている。したがって、加算部23から出力されるエラー信号eは、L信号の中でR信号と相関の高くない成分のみが含まれることになり、これをサラウンドL信号として用いている。   In this way, a component having a high correlation with the L signal in the R signal is extracted by the adaptive filter 22, and this component is subtracted from the L signal by the adding unit 23. Therefore, the error signal e output from the adder 23 includes only a component that is not highly correlated with the R signal in the L signal, and this is used as the surround L signal.

ところで、LMSアルゴリズムは、瞬時自乗誤差を評価量としたアルゴリズムであり、LMSアルゴリズム処理部24は、以下の式にしたがってフィルタ係数Wの値を更新する。   By the way, the LMS algorithm is an algorithm using the instantaneous square error as an evaluation amount, and the LMS algorithm processing unit 24 updates the value of the filter coefficient W according to the following expression.

W(n+1)=W(n)+2μ・e(n)・R(n) …(1)
ここで、μはステップサイズパラメータであり、この値を大きく設定することによりフィルタ係数Wの収束が速くなり、反対にこの値を小さく設定することによりフィルタ係数Wの収束が遅くなる。
W (n + 1) = W (n) +2 μ · e (n) · R (n) (1)
Here, μ is a step size parameter. When this value is set larger, the convergence of the filter coefficient W becomes faster. Conversely, when this value is set smaller, the convergence of the filter coefficient W becomes slower.

上述したように、SL信号生成部20から出力されるサラウンドL信号は、L信号の中でR信号と相関の高くない成分のみを含んでいるため、相関の高いL信号とR信号(モノラル音声あるいはこれに近いL信号とR信号)が入力されると、サラウンドL信号の成分がほとんどなくなってしまう。本実施形態では、相関値算出部40によってL信号とR信号の相関値を算出し、高い相関値が得られた場合には、μ設定部42によって(1)式に示したステップサイズパラメータμの値を小さく設定している。例えば、相関値が所定値以上の場合にステップサイズパラメータμの値が0.0001に設定され、それ以外の場合にステップサイズパラメータμの値が0.001に設定される。これにより、適応フィルタ22のフィルタ係数の値を更新することによって行われる相関除去の度合いを弱めることができるため、サラウンドL信号の成分がほとんどなくなってしまうことを回避することができる。   As described above, since the surround L signal output from the SL signal generation unit 20 includes only components that are not highly correlated with the R signal in the L signal, the L signal and the R signal (monaural audio) having a high correlation are included. Alternatively, when the L signal and the R signal close to this are input, the surround L signal component is almost lost. In this embodiment, when the correlation value calculation unit 40 calculates the correlation value between the L signal and the R signal and a high correlation value is obtained, the step size parameter μ shown in the equation (1) by the μ setting unit 42 is obtained. The value of is set small. For example, when the correlation value is greater than or equal to a predetermined value, the value of the step size parameter μ is set to 0.0001, and otherwise, the value of the step size parameter μ is set to 0.001. Thereby, since the degree of correlation removal performed by updating the value of the filter coefficient of the adaptive filter 22 can be weakened, it can be avoided that the component of the surround L signal is almost lost.

SR信号生成部30は、FIRフィルタ31、適応フィルタ(ADF)32、加算部33、LMSアルゴリズム処理部34を備えている。FIRフィルタ31は、遅延回路として用いられており、入力されるR信号をタップ数(例えば32タップ)に応じた時間だけ遅延して出力する。適応フィルタ32は、FIRフィルタと同じ構成を有しており、入力されるL信号に対して所定のタップ係数Wを乗算して出力する。加算部33は、FIRフィルタ31から出力されるR信号から適応フィルタ32から出力される信号を減算し、エラー信号eを出力する。LMSアルゴリズム処理部34は、LMSアルゴリズムを用いて、加算部33から出力されるエラー信号eのパワーが最小となるように適応フィルタ32のフィルタ係数を可変する。また、加算部33から出力されるエラー信号eは、そのままサラウンドR信号(SR信号)として取り出され、スピーカ132から出力される。   The SR signal generation unit 30 includes an FIR filter 31, an adaptive filter (ADF) 32, an addition unit 33, and an LMS algorithm processing unit 34. The FIR filter 31 is used as a delay circuit, and delays an input R signal by a time corresponding to the number of taps (for example, 32 taps) and outputs the delayed signal. The adaptive filter 32 has the same configuration as the FIR filter, and multiplies the input L signal by a predetermined tap coefficient W and outputs the result. The adder 33 subtracts the signal output from the adaptive filter 32 from the R signal output from the FIR filter 31, and outputs an error signal e. The LMS algorithm processing unit 34 varies the filter coefficient of the adaptive filter 32 using the LMS algorithm so that the power of the error signal e output from the adding unit 33 is minimized. Further, the error signal e output from the adding unit 33 is extracted as it is as a surround R signal (SR signal) and output from the speaker 132.

LMSアルゴリズム処理部34は、加算部33から出力されるエラー信号eのパワーが最小となるように適応フィルタ32のフィルタ係数の値を更新しており、適応フィルタ32では入力されたL信号の成分の内のR信号と相関の高い成分を抽出するようにフィルタ係数の値が更新される。すなわち、LMSアルゴリズム処理部34には、L信号と加算部33から出力されるエラー信号eとが入力されており、これらのL信号とエラー信号eがLMSアルゴリズムによって処理されることにより、LMSアルゴリズム処理部34から適応フィルタ32内の各乗算部に対してフィルタ係数の更新指令が出力され、各遅延素子に保持された信号に重畳されるフィルタ係数の値が変更される。   The LMS algorithm processing unit 34 updates the value of the filter coefficient of the adaptive filter 32 so that the power of the error signal e output from the adding unit 33 is minimized. In the adaptive filter 32, the component of the input L signal The value of the filter coefficient is updated so as to extract a component having a high correlation with the R signal. In other words, the LMS algorithm processing unit 34 is supplied with the L signal and the error signal e output from the adding unit 33, and the LMS algorithm is processed by the LMS algorithm. A filter coefficient update command is output from the processing unit 34 to each multiplication unit in the adaptive filter 32, and the value of the filter coefficient superimposed on the signal held in each delay element is changed.

このように、適応フィルタ32によってL信号の中のR信号と相関の高い成分が抽出され、この成分が加算部33によってL信号から減算されている。したがって、加算部33から出力されるエラー信号eは、R信号の中でL信号と相関の高くない成分のみが含まれることになり、これをサラウンドR信号として用いている。   Thus, the adaptive filter 32 extracts a component having a high correlation with the R signal in the L signal, and this component is subtracted from the L signal by the adding unit 33. Therefore, the error signal e output from the adder 33 includes only a component that is not highly correlated with the L signal in the R signal, and this is used as the surround R signal.

ところで、LMSアルゴリズムは、瞬時自乗誤差を評価量としたアルゴリズムであり、LMSアルゴリズム処理部34は、以下の式にしたがってフィルタ係数Wの値を更新する。   By the way, the LMS algorithm is an algorithm using the instantaneous square error as an evaluation amount, and the LMS algorithm processing unit 34 updates the value of the filter coefficient W according to the following equation.

W(n+1)=W(n)+2μ・e(n)・L(n) …(2)
ここで、μはステップサイズパラメータであり、この値を大きく設定することによりフィルタ係数Wの収束が速くなり、反対にこの値を小さく設定することによりフィルタ係数Wの収束が遅くなる。
W (n + 1) = W (n) +2 μ · e (n) · L (n) (2)
Here, μ is a step size parameter. When this value is set larger, the convergence of the filter coefficient W becomes faster. Conversely, when this value is set smaller, the convergence of the filter coefficient W becomes slower.

上述したように、SR信号生成部30から出力されるサラウンドR信号は、R信号の中でL信号と相関の高くない成分のみを含んでいるため、相関の高いL信号とR信号(モノラル音声あるいはこれに近いL信号とR信号)が入力されると、サラウンドR信号の成分がほとんどなくなってしまう。本実施形態では、相関値算出部40によってL信号とR信号の相関値を算出し、高い相関値が得られた場合には、μ設定部42によって(2)式に示したステップサイズパラメータμの値を小さく設定している。これにより、適応フィルタ32のフィルタ係数の値が更新されて、L信号の中からR信号と相関の高い成分が抽出されるまでの時間が長くなるため、サラウンドR信号の成分がほとんどなくなってしまうことを回避することができる。   As described above, since the surround R signal output from the SR signal generation unit 30 includes only components that are not highly correlated with the L signal in the R signal, the L signal and the R signal (monaural audio) having a high correlation are included. Alternatively, when the L signal and the R signal close to this are input, the surround R signal component is almost lost. In this embodiment, the correlation value calculation unit 40 calculates the correlation value between the L signal and the R signal, and when a high correlation value is obtained, the μ setting unit 42 sets the step size parameter μ shown in the equation (2). The value of is set small. As a result, the value of the filter coefficient of the adaptive filter 32 is updated, and it takes a long time until a component having a high correlation with the R signal is extracted from the L signal, so that the component of the surround R signal is almost eliminated. You can avoid that.

このように、L信号とR信号の相関の程度に応じてステップサイズパラメータμの値を可変に設定することにより、L信号とR信号の相関の程度に応じて変化するサラウンド信号が消失するまでの時間を調整することが可能になり、入力音の内容によらずサラウンド信号の出力を維持して違和感の発生を防止することが可能になる。   Thus, by setting the value of the step size parameter μ variably according to the degree of correlation between the L signal and the R signal, until the surround signal that changes according to the degree of correlation between the L signal and the R signal disappears. It is possible to adjust the duration of the signal, and it is possible to maintain the output of the surround signal regardless of the content of the input sound and prevent the occurrence of a sense of incongruity.

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。上述した実施形態では、入力されるL信号とR信号に基づいて相関値算出部40によって相関値を算出したが、入力される信号フォーマットにモノラル音声かステレオ音声かの情報が含まれている場合には、相関値算出部40は、単にこの情報を検出してステレオ信号かモノラル信号かを判定するようにしてもよい。μ設定部42では、モノラル音声の場合にはステップサイズパラメータμを小さな値に設定し、ステレオ音声の場合にはステップサイズパラメータμを大きな値に設定する。これにより、L信号とR信号の相関が最も高いモノラル音声が入力されたときにサラウンド信号の減衰を低減することが可能となり、違和感の発生を防止することができる。また、モノラル音声か否かは比較的容易に判定することができることから、処理の簡略化が可能となる。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation implementation is possible within the range of the summary of this invention. In the above-described embodiment, the correlation value is calculated by the correlation value calculation unit 40 based on the input L signal and R signal. However, when the input signal format includes information on monaural sound or stereo sound. Alternatively, the correlation value calculation unit 40 may simply detect this information and determine whether the signal is a stereo signal or a monaural signal. The μ setting unit 42 sets the step size parameter μ to a small value in the case of monaural sound, and sets the step size parameter μ to a large value in the case of stereo sound. Accordingly, it is possible to reduce the attenuation of the surround signal when a monaural sound having the highest correlation between the L signal and the R signal is input, and it is possible to prevent a sense of incongruity from occurring. In addition, since it can be determined relatively easily whether or not the sound is monaural, the processing can be simplified.

図4は、ステップサイズパラメータμの可変設定に関する変形例を示す流れ図である。例えば、図1に示したオーディオ装置100の構成がCDプレーヤに内蔵あるいは外付けされているものとする。   FIG. 4 is a flowchart showing a modification example regarding the variable setting of the step size parameter μ. For example, it is assumed that the configuration of the audio device 100 shown in FIG. 1 is built in or externally attached to a CD player.

CDプレーヤによってCDに対するトラック再生が開始されると(ステップ100)、相関値算出部40は、再生信号としてモノラル信号を検出したか否かを判定する(ステップ101)。例えば、再生信号を生成するデコーダ(図示せず)によって再生信号がモノラル信号かステレオ信号かが識別されており、モノラル信号の場合には所定のフラグがセットされるものとすると、相関値算出部40はこのフラグがセットされたか否かを調べることによりステップ101の判定を行う。再生信号がモノラル信号である場合にはステップ101の判定において肯定判断が行われ、次に、μ設定部42は、モノラル信号用にμを小さな値(μ1)に設定する(ステップ102)。一方、再生信号がモノラル信号でない場合(ステレオ信号の場合)にはステップ101の判定において否定判断が行われ、次に、相関値算出部40は、ステレオ信号のL/R間の相関値が一定時間ある値(あるいは範囲)を超えたか否かを判定する(ステップ103)。ステレオ信号の中にはL/R間の相関が高い音楽等や、反対に相関が低い音楽等が存在する。相関が高い音楽等についてはステップ103の判定において肯定判断が行われ、次に、μ設定部42は、L/R間の相関が高いステレオ信号用にμを小さな値(μ2)に設定する(ステップ104)。また、相関が低い音楽等についてはステップ103の判定において否定判断が行われ、次に、μ設定部42は、L/R間の相関が低いステレオ信号用にμを大きな値(μ3)に設定する(ステップ105)。   When track playback for a CD is started by the CD player (step 100), the correlation value calculation unit 40 determines whether a monaural signal is detected as a playback signal (step 101). For example, assuming that a reproduction signal is a monaural signal or a stereo signal by a decoder (not shown) that generates the reproduction signal, and a predetermined flag is set in the case of a monaural signal, a correlation value calculation unit 40 performs the determination of step 101 by checking whether or not this flag is set. When the reproduction signal is a monaural signal, an affirmative determination is made in the determination of step 101, and then the μ setting unit 42 sets μ to a small value (μ1) for the monaural signal (step 102). On the other hand, when the reproduction signal is not a monaural signal (in the case of a stereo signal), a negative determination is made in the determination of step 101, and then the correlation value calculation unit 40 has a constant correlation value between L / R of the stereo signal. It is determined whether or not a certain value (or range) has been exceeded (step 103). Among stereo signals, there are music having a high correlation between L / R and music having a low correlation. For music having a high correlation, an affirmative determination is made in the determination of step 103, and then the μ setting unit 42 sets μ to a small value (μ2) for a stereo signal having a high correlation between L / R ( Step 104). Further, for music having a low correlation, a negative determination is made in the determination in step 103, and then the μ setting unit 42 sets μ to a large value (μ3) for a stereo signal having a low correlation between L / R. (Step 105).

一実施形態のオーディオ装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the audio apparatus of one Embodiment. SL信号生成部およびSR信号生成部の詳細構成を示す図である。It is a figure which shows the detailed structure of SL signal generation part and SR signal generation part. 適応フィルタの詳細構成を示す図である。It is a figure which shows the detailed structure of an adaptive filter. ステップサイズパラメータμの可変設定に関する変形例を示す流れ図である。10 is a flowchart showing a modification regarding variable setting of the step size parameter μ.

符号の説明Explanation of symbols

10、12、23、33 加算部
14 LPF(ローパスフィルタ)
20 SL信号生成部
21、31 FIRフィルタ
22、32 適応フィルタ(ADF)
24、34 LMSアルゴリズム処理部
30 SR信号生成部
40 相関値算出部
42 μ設定部
100 オーディオ装置
110、112、120、122、130、132 スピーカ
10, 12, 23, 33 Adder 14 LPF (low pass filter)
20 SL signal generator 21, 31 FIR filter 22, 32 Adaptive filter (ADF)
24, 34 LMS algorithm processing unit 30 SR signal generation unit 40 Correlation value calculation unit 42 μ setting unit 100 Audio device 110, 112, 120, 122, 130, 132 Speaker

Claims (4)

2チャンネルのステレオ信号であるL信号とR信号の相関の程度を算出する相関値算出手段と、
前記R信号の中の前記L信号と相関の高い成分を適応アルゴリズムを用いて適応フィルタのフィルタ係数を更新することにより抽出して、前記L信号から差し引くことにより第1のサラウンド信号を生成する第1のサラウンド信号生成手段と、
前記L信号の中の前記R信号と相関の高い成分を適応アルゴリズムを用いて適応フィルタのフィルタ係数を更新することにより抽出して、前記R信号から差し引くことにより第2のサラウンド信号を生成する第2のサラウンド信号生成手段と、
前記相関値算出手段によって算出された相関値の大小に応じて、前記第1および第2のサラウンド信号生成手段による適応アルゴリズムにおいて前記フィルタ係数の更新を行う際に用いられるステップサイズパラメータμの値を可変に設定するμ設定手段と、
を備えることを特徴とするオーディオ装置。
Correlation value calculating means for calculating the degree of correlation between the L signal and the R signal which are two-channel stereo signals;
A component having a high correlation with the L signal in the R signal is extracted by updating a filter coefficient of an adaptive filter using an adaptive algorithm, and is subtracted from the L signal to generate a first surround signal. 1 surround signal generating means;
A component having a high correlation with the R signal in the L signal is extracted by updating a filter coefficient of an adaptive filter using an adaptive algorithm, and subtracted from the R signal to generate a second surround signal. Two surround signal generating means;
In accordance with the magnitude of the correlation value calculated by the correlation value calculation means, the value of the step size parameter μ used when updating the filter coefficient in the adaptive algorithm by the first and second surround signal generation means Μ setting means for variably setting;
An audio apparatus comprising:
請求項1において、
前記μ設定手段は、前記相関値が大きいときに前記ステップサイズパラメータμを小さな値に、反対に、前記相関値が小さいときに前記ステップサイズパラメータμを大きな値に設定することを特徴とするオーディオ装置。
In claim 1,
The μ setting means sets the step size parameter μ to a small value when the correlation value is large, and conversely sets the step size parameter μ to a large value when the correlation value is small. apparatus.
請求項1または2において、
前記第1のサラウンド信号生成手段は、前記L信号を遅延させて出力する遅延手段と、前記R信号を前記適応フィルタに通した後の信号を前記遅延手段を通した後の信号から差し引いてエラー信号を生成する加算手段と、前記エラー信号のパワーが最小となるようにLMSアルゴリズムを用いて前記適応フィルタのフィルタ係数を更新するLMSアルゴリズム処理手段とを備え、
前記第2のサラウンド信号生成手段は、前記R信号を遅延させて出力する遅延手段と、前記L信号を前記適応フィルタに通した後の信号を前記遅延手段を通した後の信号から差し引いてエラー信号を生成する加算手段と、前記エラー信号のパワーが最小となるようにLMSアルゴリズムを用いて前記適応フィルタのフィルタ係数を更新するLMSアルゴリズム処理手段とを備え、
前記μ設定手段は、前記第1および第2のサラウンド信号生成手段に含まれる前記LMSアルゴリズム処理手段によって前記フィルタ係数を更新する際に用いられる前記ステップサイズパラメータμの値を設定することを特徴とするオーディオ装置。
In claim 1 or 2,
The first surround signal generation means includes delay means for delaying and outputting the L signal, and subtracting the signal after passing the R signal through the adaptive filter from the signal after passing through the delay means. Adding means for generating a signal; and LMS algorithm processing means for updating a filter coefficient of the adaptive filter using an LMS algorithm so that the power of the error signal is minimized.
The second surround signal generating means includes delay means for delaying and outputting the R signal, and subtracting the signal after passing the L signal through the adaptive filter from the signal after passing through the delay means. Adding means for generating a signal; and LMS algorithm processing means for updating a filter coefficient of the adaptive filter using an LMS algorithm so that the power of the error signal is minimized.
The μ setting unit sets a value of the step size parameter μ used when the filter coefficient is updated by the LMS algorithm processing unit included in the first and second surround signal generation units. Audio device to play.
請求項1〜3のいずれかにおいて、
前記相関値算出手段は、前記ステレオ信号がモノラル信号であるか否かを判定しており、
前記μ設定手段は、前記相関値算出手段によってモノラル信号である旨の判定がなされたときに前記ステップサイズパラメータμを小さな値に、モノラル信号でない旨の判定がなされたときに前記ステップサイズパラメータμを大きな値に設定することを特徴とするオーディオ装置。
In any one of Claims 1-3,
The correlation value calculating means determines whether or not the stereo signal is a monaural signal,
The μ setting means sets the step size parameter μ to a small value when the correlation value calculating means determines that the signal is a monaural signal, and the step size parameter μ when the determination that the signal is not a monaural signal is made. Is set to a large value.
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