JP2006319801A - Virtual surround decoder - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バーチャルサラウンドデコーダ装置に関する。 The present invention relates to a virtual surround decoder device.
近年、2チャンネル(ch)のステレオソースを5.1ch等のマルチチャンネルソースに拡張して再生するマトリックスサラウンドデコード技術が開発されている。マトリックスサラウンドデコーダを用いて従来のステレオ録音によるCDなどの2chソースからマルチチャンネルソースの音響信号を生成し、サラウンド再生を行うことにより、立体音響効果を実現することが可能となっている。 In recent years, a matrix surround decoding technique has been developed to expand and reproduce a 2-channel (ch) stereo source to a multi-channel source such as 5.1 ch. A stereo sound effect can be realized by generating a multi-channel source acoustic signal from a 2ch source such as a CD by conventional stereo recording using a matrix surround decoder and performing surround reproduction.
一般に、AVアンプやDVDプレーヤーなどのマルチチャンネル再生機器は、マルチチャンネルで録音されたDVD(Digital Versatile Disc)やCD(Compact Disc)などに記録されているデジタルオーディオデータから左右のフロント、センター、左右のサラウンド、及び、サブウーファーの各チャンネルのソース(音)信号を生成する。そして、マルチチャンネル再生機器は、それらマルチチャンネルのソース信号をリスナーの回りにそれぞれ配置された5個またはそれ以上のスピーカーに出力することにより、臨場感に溢れた立体音響の音場を形成する。 In general, multi-channel playback devices such as AV amplifiers and DVD players are equipped with left and right front, center, left and right from digital audio data recorded on DVD (Digital Versatile Disc) and CD (Compact Disc) recorded in multi-channel Surround and source (sound) signals of each channel of the subwoofer are generated. Then, the multi-channel playback device outputs the multi-channel source signal to five or more speakers respectively arranged around the listener, thereby forming a realistic three-dimensional sound field.
一方、このようなマルチチャンネル再生機器によって再生される立体音響をヘッドホンで聞く場合には、デジタルオーディオデータから生成されたマルチチャンネルのソース信号を合成して2chのソース信号を再生成する必要がある。このようにマルチチャンネルのソース信号を2chのソース信号に合成することを「ステレオダウンミックス」と呼ぶ。ステレオダウンミックスにより得られた2chのソース信号を左右のヘッドホンで再生することにより、リスナーは、サラウンドシステムと同様の臨場感溢れる立体音響をヘッドホンで聞くことができる(このようなヘッドホンは「サラウンドヘッドホン」とも呼ばれる)。 On the other hand, when listening to stereophonic sound reproduced by such a multi-channel playback device with headphones, it is necessary to regenerate a 2-channel source signal by synthesizing a multi-channel source signal generated from digital audio data. . The synthesis of a multi-channel source signal into a 2-channel source signal is called “stereo downmix”. By playing the 2ch source signal obtained by stereo downmix with the left and right headphones, the listener can hear the 3D sound full of realism similar to the surround system with headphones (such headphones are "surround headphones" ").
なお、マルチチャンネルのソース信号を、それよりチャンネル数の少ないソース信号に変換することを「バーチャルサラウンドデコード処理」と呼び、その結果得られた信号を「バーチャルサラウンド信号」と呼ぶ。上記のステレオダウンミックスは、バーチャルサラウンドデコード処理の一例である。 Note that converting a multi-channel source signal into a source signal having a smaller number of channels is called “virtual surround decoding processing”, and the resulting signal is called “virtual surround signal”. The above stereo downmix is an example of a virtual surround decoding process.
上記のステレオダウンミックス及びサラウンドヘッドホンの例が特許文献1及び2に記載されている。 Examples of the above stereo downmix and surround headphones are described in Patent Documents 1 and 2.
上記のマトリックスサラウンドデコーダは、マトリックス処理における信号レベルのクリップを防止するために、入力された各信号に対して通常3dBの減衰処理を施した後、マトリックスサラウンドデコード処理を行うように構成されている。従って、例えば上述のようにサラウンドヘッドホンを実現するために、マトリックスサラウンドデコード処理により得られたマルチチャンネルのソース信号に対して、ステレオダウンミックスなどのバーチャルサラウンドデコード処理を行った場合、マトリックスサラウンドデコード処理前に信号レベルが減衰されているため、得られたバーチャルサラウンド信号の信号レベルも減衰したものとなり、再生音のS/Nが悪くなるという問題がある。 The matrix surround decoder is configured to perform a matrix surround decoding process after normally applying an attenuation process of 3 dB to each input signal in order to prevent signal level clipping in the matrix process. . Therefore, for example, in order to realize the surround headphones as described above, when the virtual surround decoding process such as stereo downmix is performed on the multi-channel source signal obtained by the matrix surround decoding process, the matrix surround decoding process is performed. Since the signal level has been previously attenuated, the signal level of the obtained virtual surround signal is also attenuated, and there is a problem that the S / N of the reproduced sound is deteriorated.
本発明が解決しようとする課題には、上記のものが一例として挙げられる。本発明は、マトリックスサラウンドデコード処理により得られたマルチチャンネル信号に対して、バーチャルサラウンドデコード処理を行ってバーチャルサラウンド信号を生成する際に、S/Nの向上を図ることを目的とする。 Examples of the problems to be solved by the present invention include the above. An object of the present invention is to improve S / N when a virtual surround signal is generated by performing a virtual surround decoding process on a multi-channel signal obtained by a matrix surround decoding process.
請求項1に記載の発明では、バーチャルサラウンドデコーダ装置は、2チャンネルの入力ソース信号からマルチチャンネルのソース信号を生成するマトリクスサラウンドデコーダと、前記マルチチャンネルのソース信号から、バーチャルサラウンド信号を生成するバーチャルサラウンドデコーダと、前記バーチャルサラウンド信号のレベルを補正するレベル補正部と、を備えることを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, the virtual surround decoder device includes a matrix surround decoder that generates a multichannel source signal from a two-channel input source signal, and a virtual that generates a virtual surround signal from the multichannel source signal. A surround decoder and a level correction unit that corrects the level of the virtual surround signal are provided.
本発明の好適な実施形態では、バーチャルサラウンドデコーダ装置は、2チャンネルの入力ソース信号からマルチチャンネルのソース信号を生成するマトリクスサラウンドデコーダと、前記マルチチャンネルのソース信号から、バーチャルサラウンド信号を生成するバーチャルサラウンドデコーダと、前記バーチャルサラウンド信号のレベルを補正するレベル補正部と、を備える。 In a preferred embodiment of the present invention, a virtual surround decoder device includes a matrix surround decoder that generates a multi-channel source signal from a 2-channel input source signal, and a virtual surround signal that generates a virtual surround signal from the multi-channel source signal. A surround decoder; and a level correction unit that corrects the level of the virtual surround signal.
上記のバーチャルサラウンドデコーダ装置は、2チャンネルの入力ソース信号からマルチチャンネルのソース信号を生成するマトリクスサラウンドデコーダを備える。2チャンネルの入力ソース信号は、例えばサラウンドエンコードされたステレオ信号、又は、通常のエンコードされていないステレオ信号とすることができる。また、マルチチャンネルのソース信号は、例えば左右のフロント信号、センター信号及び左右のサラウンド信号を含む。マトリックスサラウンドデコーダの後段に配置されたバーチャルサラウンドデコーダは、マルチチャンネルのソース信号から、バーチャルサラウンド信号を生成する。バーチャルサラウンドデコーダは、例えばドルビーヘッドホンシステムのステレオダウンミックスプロセッサとすることができ、バーチャルサラウンド信号は、例えばヘッドホン再生用の2チャンネルのサラウンドヘッドホン出力信号とすることができる。バーチャルサラウンド信号は、レベル補正部によりレベル補正がなされる。これにより、マトリックスサラウンドデコーダにおいて入力ソース信号に対して減衰処理がなされた場合でも、その減衰分を補うようにバーチャルサラウンド信号をレベル補正することができ、再生音のS/Nが改善される。 The virtual surround decoder device includes a matrix surround decoder that generates a multi-channel source signal from a 2-channel input source signal. The two-channel input source signal can be, for example, a surround-encoded stereo signal or a normal non-encoded stereo signal. The multi-channel source signal includes, for example, left and right front signals, a center signal, and left and right surround signals. A virtual surround decoder arranged after the matrix surround decoder generates a virtual surround signal from a multi-channel source signal. The virtual surround decoder can be, for example, a stereo downmix processor of a Dolby headphone system, and the virtual surround signal can be, for example, a 2-channel surround headphone output signal for headphone playback. The level of the virtual surround signal is corrected by the level correction unit. Thus, even when the input signal is attenuated in the matrix surround decoder, the level of the virtual surround signal can be corrected so as to compensate for the attenuation, and the S / N of the reproduced sound is improved.
上記のバーチャルサラウンドデコーダ装置の一態様では、前記マトリックスサラウンドデコーダは、前記2チャンネルの入力ソース信号を所定レベル減衰させる減衰処理部と、前記減衰処理後の前記2チャンネルの入力ソース信号をマトリックス演算して前記マルチチャンネルのソース信号を生成する演算部と、を有し、前記レベル補正部は、前記バーチャルサラウンド信号のレベルを前記所定レベル増加させる。 In one aspect of the virtual surround decoder device, the matrix surround decoder performs a matrix operation on an attenuation processing unit that attenuates the input source signal of the two channels by a predetermined level, and the input source signal of the two channels after the attenuation processing. An arithmetic unit that generates the multi-channel source signal, and the level correction unit increases the level of the virtual surround signal by the predetermined level.
この態様では、バーチャルサラウンドデコーダにおいて、マトリックス演算に先立って2チャンネルの入力ソース信号に対する減衰処理が行われる。よって、バーチャルサラウンドデコーダは、その減衰分だけバーチャルサラウンド信号のレベルを増加させることにより、S/Nを改善することができる。 In this aspect, in the virtual surround decoder, attenuation processing is performed on the input source signals of two channels prior to the matrix operation. Therefore, the virtual surround decoder can improve the S / N by increasing the level of the virtual surround signal by the amount of attenuation.
以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施例に係るバーチャルサラウンドデコーダ装置の構成を示すブロック図である。図1において、バーチャルサラウンドデコーダ装置100は、デジタルオーディオインタフェースレシーバ(DIR:Digital audio Interface Receiver)10、マトリックスサラウンドデコーダ11、ステレオダウンミックスプロセッサ12、マイクロプロセッサ13、デジタルオーディオデータレベル補正部(以下、単に「レベル補正部」と呼ぶ。)14、D/Aコンバータ15、及び、伝送変調部16を備えている。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a virtual surround decoder apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a virtual
入力ソースとしての各種のオーディオ機器から出力される2chのデジタルオーディオデータDは、DIR10に入力される。ここで、2chのデジタルオーディオデータとは、サラウンドエンコードされたステレオ信号または通常のエンコードされていないステレオ信号を指す。
2ch digital audio data D output from various audio devices as input sources is input to the
DIR10は、デジタルオーディオデータDからクロックCKおよびデータDTを取り出して復調し、復調したクロックCKおよびデータDTを、マトリックスサラウンドデコーダ11に出力する。なお、データDTは、左チャンネルデータLtと、右チャンネルデータRtとを含む。
The
マトリックスサラウンドデコーダ11は、マトリックスサラウンドデコード技術により、DIR10から入力される2chのデータDTから、クロックCKにしたがって、左フロント信号L,右フロント信号R、センター信号C、左サラウンド信号Ls、右サラウンド信号Rs、サブウーファー信号LFEを含む5.1ch信号を生成し、ステレオダウンミックスプロセッサ12へ出力する。
The
ここで、マトリックスサラウンドデコーダ11について詳しく説明する。図2は、マトリックスサラウンドデコーダ11の一例として、ドルビープロロジックIIデコーダの構成を示すブロック図である。図示のように、マトリックスサラウンドデコーダ11は、マトリックスデコーダ111と、オーディオ遅延回路112L及び112Rと、シェルフ又は7kHzLPF113L及び113Rと、センター幅コントローラ及びバスマネジメント回路114と、ボリューム及びバランス回路115と、ディメンション、パノラマ及びオートバランス回路116と、ノイズシーケンサ117とを備える。
Here, the
マトリックスデコーダ111は、DIR10から入力される2chのデータDT(Lt,Rt)から、メイン5チャンネルの信号、即ち、フロント信号L、R、センター信号C、及び、サラウンド信号Ls、Rsを取り出して出力する。具体的には、マトリックスデコーダ111は、入力される2chのデータLt及びRtに基づいて、マトリックス演算を行うステアリングロジック(方向性強調技術)によりメイン5チャンネルの信号を生成する。
The
生成されたフロント信号L及びR、並びに、センター信号Cはセンター幅コントローラ及びバスマネジメント回路114へ入力される。一方、サラウンド信号Ls及びRsはそれぞれオーディオ遅延回路112L及び112Rへ供給される。サラウンド信号Ls及びRsは、それぞれオーディオ遅延回路112L及び112R、シェルフ又は7kHzLPF113L及び113Rを介してセンター幅コントローラ及びバスマネジメント回路114へ供給される。
The generated front signals L and R and the center signal C are input to the center width controller and
センター幅コントローラ及びバスマネジメント回路114は、必要に応じてセンター幅制御を行うとともに、サブウーファー信号LFEを生成し、メイン5チャンネルの信号及びサブウーファー信号LFEをボリューム及びバランス回路115へ供給する。ボリューム及びバランス回路115は、各チャンネルの信号のボリューム及び信号間のバランスを調整し、各チャンネルの信号を出力する。
The center width controller and
ディメンション、パノラマ及びオートバランス回路116はマトリックスデコーダ111に接続されており、マトリックスデコーダ111のディメンション制御およびパノラマ制御、オートバランスモードの切り替えを行う。また、ノイズシーケンサ117は、L、C、R、Ls、Rsの各チャンネルのスピーカーから順にノイズを出力し、各チャンネルのスピーカーの音量を調節したり、スピーカーの距離を調整(即ち、遅延時間の調整)をしたりする場合に使用される。
The dimension, panorama and
ドルビープロロジックIIデコーダは、映画ソースや一般的な2chソース信号の再生に適したムービーモード、及び、ステレオ音楽信号の再生に適したミュージックモードに加え、バーチャルモード、プロロジックエミュレーションモード及びマトリックスモードを有する。各モードにおける機能特性を図3に示す。 The Dolby Pro Logic II decoder has a virtual mode, a prologic emulation mode and a matrix mode in addition to a movie mode suitable for playback of movie sources and general 2ch source signals, and a music mode suitable for playback of stereo music signals. Have. The functional characteristics in each mode are shown in FIG.
図3において、「サラウンド遅延」はオーディオ遅延回路112L及び112Rにより各サラウンド信号Ls及びRsに与えられる遅延であり、遅延量は各モード毎に異なる。「サラウンドフィルター」は、オーディオ遅延回路112L及び112Rの後段に配置されたシェルフ又は7kHzLPF113L及び113Rにより実行されるフィルタ処理を示す。ミュージックモード及びマトリックスモードではシェルフフィルタが用いられ、プロロジックエミュレーションモードでは7kHzLPFが用いられる。「サラウンドチャンネル統一」はムービーモードで使用され、サラウンドスピーカーを同位相とする。
In FIG. 3, “surround delay” is a delay given to the surround signals Ls and Rs by the
「パノラマ制御」は、フロントのステレオ像をサラウンドスピーカーまで拡張し、側面音像による包み込み効果を生じさせる。「ディメンション制御」は、音場をフロント側又はサラウンド側(リア側)にシフトさせてフロント側とリア側のレベル差を調整する。「センター幅制御」はセンターの信号成分がセンターに集中しないようにフロントの左右スピーカーに分散させる。「オートバランス」は、センター信号Cに基づいてフロントの左右スピーカー間のバランスを自動制御する。パノラマ制御、ディメンション制御及びオートバランス制御は図2に示すディメンション、パノラマ及びオートバランス回路116により実行される。また、センター幅制御はセンター幅コントローラ及びバスマネジメント回路114により実行される。
“Panorama control” extends the stereo image of the front to the surround speakers and produces a wrapping effect by the side sound image. “Dimension control” shifts the sound field to the front side or the surround side (rear side) to adjust the level difference between the front side and the rear side. "Center width control" distributes the signal components of the center to the front left and right speakers so as not to concentrate on the center. “Auto balance” automatically controls the balance between the front left and right speakers based on the center signal C. The panorama control, dimension control and auto balance control are executed by the dimension, panorama and
図1に戻り、ステレオダウンミックスプロセッサ12は、左フロント信号L、右フロント信号R、センター信号C、左サラウンド信号Ls、右サラウンド信号Rs及びサブウーファー信号LFEを、予め設定されているダウンミックス係数に基づいて合成することにより、2chのサラウンドヘッドホン出力信号Lo及びRoを生成する。ステレオダウンミックスプロセッサによる信号合成式の一例を以下に示す。
Returning to FIG. 1, the
Lo=α(L+0.707C+Ls+LFE)
Ro=α(R+0.707C+Rs+LFE) (1)
なお、「α」は減衰係数と呼ばれ、各チャンネルの信号のレベルが同時に大きくなった場合に、サラウンドヘッドホン出力信号Lo及びRoの利得が「1」を超えてヘッドホンからの再生音がクリップしてしまうことを防止するために用いられている。こうして得られたサラウンドヘッドホン出力信号Lo及びRoは、レベル補正部14へ供給される。なお、ステレオダウンミックスプロセッサによる処理はバーチャルサラウンド処理に相当し、これにより得られるサラウンドヘッドホン出力信号Lo及びRoはバーチャルサラウンド信号に相当する。
Lo = α (L + 0.707C + Ls + LFE)
Ro = α (R + 0.707C + Rs + LFE) (1)
Note that “α” is called an attenuation coefficient, and when the signal level of each channel simultaneously increases, the gains of the surround headphone output signals Lo and Ro exceed “1” and the reproduced sound from the headphones is clipped. It is used in order to prevent it. The surround headphone output signals Lo and Ro obtained in this way are supplied to the
マイクロプロセッサ13は、DIR10から、デジタルオーディオデータDに含まれているサンプリング周波数(FS)の情報を取得し、取得したサンプリング周波数の情報に基づいて、入力ソースの種類を判定する。そして、判定結果に基づいて、上述したいずれかのモード(ムービーモード、ミュージックモードなど)を示すモード制御信号Sc1をマトリックスサラウンドデコーダ11へ供給する。また、マイクロプロセッサ13は、ユーザが手動によりモードを選択した場合にも、そのモードを示すモード制御信号Sc1をマトリックスサラウンドデコーダ11へ供給する。マトリックスサラウンドデコーダ11は、モード制御信号Sc1に基づいて、図3を参照して説明した各機能を実行する。
The
また、マイクロプロセッサ13は、補正制御信号Sc2をレベル補正部14へ供給する。レベル補正部14は、マイクロプロセッサ13により与えられる補正制御信号Sc2に基づいて、サラウンドヘッドホン出力信号Lo及びRoのレベルを補正する。補正制御信号Sc2が示すレベル補正量は基本的にマトリックスサラウンドデコーダ11により実行される減衰処理に依存する。マトリックスサラウンドデコーダ11は、マトリックス処理において信号レベルのクリップが発生することを防止するため、マトリックス処理に先立って左右のチャンネルデータLt及びRtのレベルを所定減衰量(例えば3dB)減衰させる減衰処理を実行する。よって、ステレオダウンミックスプロセッサ12により得られたサラウンドヘッドホン出力信号Lo及びRoは、入力されたオーディオデータDT(Lt及びRt)と比較すると、所定レベル減衰した状態となっており、その分S/Nが低下している。よって、マイクロプロセッサ13は、マトリクスサラウンドデコーダ11により減衰された分に相当するレベル補正量(上記の例では3dB)を示す補正制御信号Sc2をレベル補正部14へ供給する。これにより、サラウンドヘッドホン出力信号Lo及びRoのレベルが同じ量だけ補正され、再生音のS/Nが改善する。補正後の出力信号Loc及びRocはそれぞれD/Aコンバータ15及び伝送変調部16へ供給される。
Further, the
D/Aコンバータ15は図示しないアンプなどを介してスピーカなどへ接続され、サラウンドヘッドホン出力信号Loc及びRocが再生される。また、伝送変調部16はワイヤレスヘッドホンへ送信されるデジタルオーディオデータの変調部であり、変調後の信号が図示しないワイヤレスヘッドホンへ送信される。なお、伝送変調としては例えばFM変調や所定のデジタル変調などを用いることができる。
The D /
以上のように、バーチャルサラウンドデコーダ装置100は、2チャンネルの入力ソース信号からマルチチャンネルのソース信号を生成するマトリクスサラウンドデコーダ11と、マルチチャンネルのソース信号から、サラウンドヘッドホン出力信号を生成するステレオダウンミックスプロセッサ12と、サラウンドヘッドホン出力信号のレベルを補正するレベル補正部14と、を備える。よって、マトリックスサラウンドデコーダにおいて入力ソース信号に対して減衰処理がなされた場合でも、その減衰分を補うようにサラウンドヘッドホン出力信号をレベル補正することができ、再生音のS/Nが改善される。また、サラウンドヘッドホン出力信号Lo及びRoのS/Nが確保されるので、伝送変調部16からワイヤレスヘッドホンへの伝送処理におけるS/Nも確保することができる。
As described above, the virtual
[変形例]
上記の例では、レベル補正部14による補正量は、マトリックスサラウンドデコーダ11により実行される減衰処理の減衰量(上記の例では3dB)とされている。これに加えて、さらにステレオダウンミックスプロセッサ12による減衰量、即ち減衰係数αの値を考慮してレベル補正部14によるレベル補正量を決定してもよい。具体的には、レベル補正部14によるレベル補正量を、マトリックスサラウンドデコーダ11により実行される所定減衰量と、ステレオダウンミックスプロセッサ12による減衰量(減衰係数α)の合計分に設定してもよい。
[Modification]
In the above example, the correction amount by the
10 DIR
11 マトリックスサラウンドデコーダ
12 ステレオダウンミックスプロセッサ
13 マイクロプロセッサ
14 デジタルオーディオデータレベル補正部
15 D/Aコンバータ
16 伝送変調部
100 バーチャルサラウンドデコーダ装置
111 マトリックスデコーダ
10 DIR
11
Claims (2)
前記マルチチャンネルのソース信号から、バーチャルサラウンド信号を生成するバーチャルサラウンドデコーダと、
前記バーチャルサラウンド信号のレベルを補正するレベル補正部と、を備えることを特徴とするバーチャルサラウンドデコーダ装置。 A matrix surround decoder that generates a multi-channel source signal from a 2-channel input source signal;
A virtual surround decoder that generates a virtual surround signal from the multi-channel source signal;
A virtual surround decoder device comprising: a level correction unit that corrects the level of the virtual surround signal.
前記レベル補正部は、前記バーチャルサラウンド信号のレベルを前記所定レベル増加させることを特徴とする請求項1に記載のバーチャルサラウンドデコーダ装置。
The matrix surround decoder is configured to attenuate the two-channel input source signal by a predetermined level, and to perform a matrix operation on the two-channel input source signal after the attenuation processing to generate the multi-channel source signal. And
The virtual surround decoder device according to claim 1, wherein the level correction unit increases the level of the virtual surround signal by the predetermined level.
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