JP2006319802A - バーチャルサラウンドデコーダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モノラル信号やステレオ信号をバーチャルサラウンドデコード処理する際にＳ／Ｎの向上を図る。
【解決手段】入力ソース信号に基づいて、マルチチャンネルを含む形態のソース信号を出力するマルチチャンネルデコーダと、出力されたソース信号から、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、前記マルチチャンネルデコーダから出力されたソース信号の形態を判別する判別部と、前記判別部による判別結果に基づいて、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。マルチチャンネルデコーダから出力されたソース信号の形態は、判別部による判別結果に基づいて、バーチャルサラウンド信号のレベルが補正される。マルチチャンネルデコーダからバーチャルサラウンドデコーダへ供給されるソース信号の形態に応じて、バーチャルサラウンド信号の適切なレベル補正がなされる。
【選択図】図１

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

特開２００３−３３３６９９号公報 特開２００３−３３３７００号公報

上記のバーチャルサラウンド処理を行う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を、予め決定された係数で合成することによりバーチャルサラウンド信号を生成する。この際、合成後の信号レベルがクリップすることを防止するため、マルチチャンネルのソース信号に対して所定レベルの減衰処理を行った後、合成処理が行われる。

しかし、バーチャルサラウンドデコーダでは、入力ソース信号がマルチチャンネル信号ではなく、モノラル信号又はステレオ信号である場合でも上記の減衰処理を行う。よって、入力ソース信号がモノラル信号又はステレオ信号である場合には、出力されるバーチャルサラウンド信号のＳ／Ｎが悪くなるという問題がある。

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、モノラル信号やステレオ信号をバーチャルサラウンドデコード処理する際にＳ／Ｎの向上を図ることを目的とする。

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、入力ソース信号に基づいて、マルチチャンネルを含む形態のソース信号を出力するマルチチャンネルデコーダと、前記マルチチャンネルデコーダから出力されたソース信号から、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、前記マルチチャンネルデコーダから出力されたソース信号の形態を判別する判別部と、前記判別部による判別結果に基づいて、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。

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、入力ソース信号に基づいて、マルチチャンネルを含む形態のソース信号を出力するマルチチャンネルデコーダと、前記マルチチャンネルデコーダから出力されたソース信号から、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、前記マルチチャンネルデコーダから出力されたソース信号の形態を判別する判別部と、前記判別部による判別結果に基づいて、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。

上記のバーチャルサラウンドデコーダ装置は、入力ソース信号からマルチチャンネルを含む形態のソース信号を生成するマルチチャンネルデコーダを備える。入力ソース信号は、例えばモノラル信号、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などの形態がある。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。

マルチチャンネル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、マルチチャンネルデコーダから出力されたソース信号から、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。

マルチチャンネルデコーダから出力されたソース信号の形態は、判別部により判別される。そして、判別部による判別結果に基づいて、バーチャルサラウンド信号のレベルが補正される。従って、マルチチャンネルデコーダからバーチャルサラウンドデコーダへ供給されるソース信号の形態に応じて、バーチャルサラウンド信号の適切なレベル補正がなされ、これにより再生音のＳ／Ｎが改善される。

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、前記判別部は、前記マルチチャンネルデコーダから出力されたソース信号がモノラル、ステレオ又はマルチチャンネルのいずれかの形態であるかを判別し、前記レベル補正部は、前記マルチチャンネルデコーダから出力されたソース信号がモノラル又はステレオである場合にレベル補正を行う。

バーチャルサラウンドデコーダへの入力がモノラル信号又はステレオ信号である場合には、バーチャルサラウンドデコーダにおける減衰処理により、出力されるバーチャルサラウンド信号のレベルが減衰され、Ｓ／Ｎが悪くなる。よって、この態様では、バーチャルサラウンドデコーダへの入力がモノラル信号又はステレオ信号である場合にレベル補正を行う。

上記のバーチャルサラウンドデコーダ装置の他の一態様では、前記バーチャルサラウンドデコーダは、前記マルチチャンネルデコーダから出力されたソース信号を所定レベル減衰させる減衰処理部と、減衰されたソース信号を合成して前記バーチャルサラウンド信号を生成する合成部と、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を前記所定レベルに応じたレベル増加させる補正を行う。

バーチャルサラウンドデコーダへの入力がマルチチャンネルのソース信号である場合には、合成処理における信号レベルのクリップの可能性があるため、合成処理に先立って所定レベルの減衰処理が行われる。一方、バーチャルサラウンドデコーダへの入力がモノラル信号又はステレオ信号である場合には、信号レベルのクリップの恐れはなく、むしろ減衰処理によりＳ／Ｎが低下するので、レベル補正部は減衰処理による減衰の量に応じてバーチャルサラウンド信号のレベルを増加させる補正を行う。

好適な例では、前記所定レベルに応じたレベルは、前記所定レベルと等しい。即ち、バーチャルサラウンドデコーダでの減衰処理でＸｄＢの減衰がなされた場合には、レベル補正部は信号レベルをＸｄＢ増加させるレベル補正を行う。これにより、減衰処理によるモノラル信号又はステレオ信号のＳ／Ｎ低下を防止することができる。

以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて説明する。

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、マルチチャンネルデコーダ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、伝送変調部１６、及び、出力チャンネル表示部１７を備えている。

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デジタルオーディオデータＤは、ＤＩＲ１０に入力される。ここで、デジタルオーディオデータＤは、モノラル信号、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を指す。

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、マルチチャンネルデコーダ１１に出力する。

マルチチャンネルデコーダ１１は、ＤＩＲ１０から入力されるデータ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。なお、デジタルオーディオデータＤがモノラル信号の場合、センター信号Ｃから出力される。

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。

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。減衰係数αが小さい（即ち、減衰率が大きい）場合には、サラウンドヘッドホン出力信号Ｌｏ、Ｒｏのレベルが小さくなり、Ｓ／Ｎが悪くなる。一方、減衰係数αが大きい（即ち、減衰率が小さい）場合には、サラウンドヘッドホン出力信号Ｌｏ、Ｒｏによる再生音がクリップしてしまう恐れがある。このため、マルチチャンネル信号からサラウンドヘッドホン出力信号Ｌｏ及びＲｏを生成する際には、予め決定された所定レベル、即ち減衰係数αだけマルチチャンネル信号を減衰させる。

しかし、式（１）から理解されるように、入力ソース信号がマルチチャンネル信号ではなくステレオ信号である場合、センター信号Ｃ、サラウンド信号Ｌｓ及びＲｓ、サブウーファー信号ＬＦＥの成分は無い。また、入力ソース信号がマルチチャンネル信号ではなくモノラル信号である場合、センター信号Ｃ以外の成分は無い。従って、サラウンドヘッドホン出力信号Ｌｏ及びＲｏは、単純に入力信号を減衰係数αで減衰させたレベルとなり、入力ソース信号に比べてレベルが低下してしまう。このため、サラウンドヘッドホン出力信号Ｌｏ及びＲｏの再生音はＳ／Ｎが低下してしまう。

そこで、レベル補正部１４は、入力ソース信号がモノラル信号又はステレオ信号である場合には、サラウンドヘッドホン出力信号Ｌｏ及びＲｏのレベルを減衰係数αに対応するレベル増加させる補正を行う。即ち、ステレオダウンミックスプロセッサ１２が生成し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。

以下、レベル補正部１４によるレベル補正について詳しく説明する。マルチチャンネルデコーダ１１は、ＤＩＲ１０から入力されたデジタルオーディオデータＤに含まれているデータＤＴに基づいて、マルチチャンネルデコーダ１１からステレオダウンミックスプロセッサ１２へ出力されるソース信号の形態を判別する。即ち、ステレオダウンミックスプロセッサ１２へ供給されるソース信号がモノラル信号、ステレオ信号又はマルチチャンネル信号のいずれであるかを判別する。具体的には、マルチチャンネルデコーダ１１は、内部で生成し、ステレオダウンミックスプロセッサへ供給する各ソース信号に基づいて、それらソース信号の形態を判別する。ステレオダウンミックスプロセッサ１２へ供給されるソース信号がマルチチャンネル信号である場合、各チャンネルの信号Ｌ、Ｒ、Ｃ、Ｌｓ、Ｒｓ及びＬＦＥは全ての成分を含む。これに対し、ステレオダウンミックスプロセッサ１２へ供給されるソース信号がステレオ信号である場合、左フロント信号Ｌ及び右フロント信号Ｒのみが存在し、他のチャンネルの信号Ｃ、Ｌｓ、Ｒｓ及びＬＦＥの成分は０となる。また、ステレオダウンミックスプロセッサ１２へ供給されるソース信号がモノラル信号である場合、センター信号Ｃ以外の成分は０となる。このように、マルチチャンネルデコーダ１１は、ステレオダウンミックスプロセッサ１２へ供給されるソース信号がモノラル信号、ステレオ信号又はマルチチャンネル信号のいずれであるかを判別し、その結果を示す出力チャンネル情報Ｓｃ１をマイクロプロセッサ１３へ供給する。なお、ソース信号がドルビーデジタル信号、ＤＴＳ、ＡＡＣなどのｎｏｎ−ＰＣＴ信号である場合には、その信号中に出力チャンネル情報が含まれており、マルチチャンネルデコーダ１１はこの出力チャンネル情報を検知する。

マイクロプロセッサ１３は、出力チャンネル情報Ｓｃ１に基づいて、補正制御信号Ｓｃ２を生成し、レベル補正部１４へ供給する。具体的には、補正制御信号Ｓｃ２は、マルチチャンネルデコーダ１１からステレオダウンミックスプロセッサ１２へ供給されるソース信号がモノラル信号又はステレオ信号である場合は所定のレベル補正量を示し、マルチチャンネル信号である場合にはレベル補正量を０とする。

補正制御信号Ｓｃ２が示すレベル補正量は基本的に、ステレオダウンミックスプロセッサ１２により実行される減衰処理の減衰量に依存する。上述のように、ステレオダウンミックスプロセッサ１２が減衰係数αで入力ソース信号を減衰させる場合、所定のレベル補正量は、その減衰係数αに対応したレベルだけサラウンドヘッドホン出力信号Ｌｏ及びＲｏのレベルを増加させる補正量となる。典型的な例では、ステレオダウンミックスプロセッサ１２が減衰係数αにより各入力ソース信号をＸｄＢ減衰させる場合、所定のレベル補正量はサラウンドヘッドホン出力信号Ｌｏ及びＲｏのレベルをそれぞれＸｄＢ増加させる量となる。その結果、上述のように、ステレオダウンミックスプロセッサ１２の減衰処理により、サラウンドヘッドホン出力信号Ｌｏ及びＲｏのＳ／Ｎが低下してしまうという不具合を防止することができる。

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。具体的には、マルチチャンネルデコーダ１１からステレオダウンミックスプロセッサ１２へ供給されるソース信号がモノラル信号又はステレオ信号である場合は上記の所定のレベル補正量で補正を行い、マルチチャンネル信号である場合にはレベル補正を行わない。レベル補正後の出力信号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。

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。

出力チャンネル表示部１７は、現在出力されているサラウンドヘッドホン出力信号の出力チャンネル状態を視覚的に表示する。具体的には、マイクロプロセッサ１３は、マルチチャンネルデコーダ１１から取得した出力チャンネル情報Ｓｃ１を制御信号Ｓｃ３として出力チャンネル表示部１７へ供給する。出力チャンネル表示部１７は、制御信号Ｓｃ３に基づいて、現在出力されているサラウンドヘッドホン出力信号がモノラルであるか、ステレオであるか、マルチチャンネルであるかを表示パネルなどに表示する。これにより、ヘッドホンを使用しているユーザは、現在聴いている信号がモノラル、ステレオ、マルチチャンネルのいずれであるかを知ることができる。

以上のように、バーチャルサラウンドデコーダ装置は、入力ソース信号に基づいて、マルチチャンネルを含む形態のソース信号を出力するマルチチャンネルデコーダ１１と、マルチチャンネルデコーダ１１から出力されたソース信号から、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、マルチチャンネルデコーダ１１から出力されたソース信号の形態を判別する判別部と、判別結果に基づいて、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、マルチチャンネルデコーダ１１からステレオダウンミックスプロセッサ１２へ供給されるソース信号がモノラル信号又はステレオ信号である場合に、ステレオダウンミックスプロセッサ１２の減衰処理により、サラウンドヘッドホン出力信号Ｌｏ及びＲｏのＳ／Ｎが低下してしまうという不具合を防止することができる。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。

［変形例］
なお、ステレオダウンミックスプロセッサ１２によるステレオダウンミックス方法が、ドルビーヘッドホン処理を行う場合には、特定の周波数のレベルが変化するため、その分レベル補正部１４によるレベル補正量を変更してもよい。

また、上記の例では、入力ソース信号がモノラル信号である場合でもステレオ信号である場合でも同一のレベル補正量と使用しているが、入力ソース信号がモノラル信号である場合とステレオ信号である場合とでレベル補正量を異ならせることとしてもよい。

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。

符号の説明

１０ ＤＩＲ
１１ マルチチャンネルデコーダ
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
１７ 出力チャンネル表示部
１００ バーチャルサラウンドデコーダ装置

Claims (4)

1. 入力ソース信号に基づいて、マルチチャンネルを含む形態のソース信号を出力するマルチチャンネルデコーダと、
   前記マルチチャンネルデコーダから出力されたソース信号から、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、
   前記マルチチャンネルデコーダから出力されたソース信号の形態を判別する判別部と、
   前記判別部による判別結果に基づいて、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。
2. 前記判別部は、前記マルチチャンネルデコーダから出力されたソース信号がモノラル、ステレオ又はマルチチャンネルのいずれかの形態であるかを判別し、
   前記レベル補正部は、前記マルチチャンネルデコーダから出力されたソース信号がモノラル又はステレオである場合にレベル補正を行う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。
3. 前記バーチャルサラウンドデコーダは、前記マルチチャンネルデコーダから出力されたソース信号を所定レベル減衰させる減衰処理部と、減衰されたソース信号を合成して前記バーチャルサラウンド信号を生成する合成部と、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を前記所定レベルに応じたレベル増加させる補正を行うことを特徴とする請求項２に記載のバーチャルサラウンドデコーダ装置。
4. 前記所定レベルに応じたレベルは、前記所定レベルと等しいことを特徴とする請求項３に記載のバーチャルサラウンドデコーダ装置。
   
   

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