JP2009071697A - Audio signal processor and audio signal processing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、左右2チャンネルのチャンネルのスピーカによって形成するサラウンド型の音場における音像定位を移動させるための信号処理を行うオーディオ信号処理装置およびオーディオ信号処理方法に関する。 The present invention relates to an audio signal processing apparatus and an audio signal processing method for performing signal processing for moving a sound image localization in a surround type sound field formed by speakers of two left and right channels.
従来、2チャンネルスピーカによる音像定位を自由に移動させるための様々な技術が提案されている。 Conventionally, various techniques for freely moving sound image localization by a two-channel speaker have been proposed.
例えば、特許文献1には、左右2つのチャンネルの原音信号をそれぞれ第1および第2原音信号に分割し、かつ、そのバランス量を設定し、位相を反転して逆相とした第1原音信号と、両チャンネルの同相成分を除去した第2原音信号とを各チャンネルごとに合成した信号の左右のバランスを可変とすることにより、音像位置を前後左右の所定位置に設定可能とする装置が開示されている。
For example,
また、特許文献2には、左右2つのチャンネルに分離された楽音信号により生成される複数の音像のそれぞれを、聴取者の前後左右の所定位置に定位させることにより、広がり感を有する音像のパンニングが可能な装置が開示されている。
In
また、特許文献3には、左右チャンネルのオーディオ信号に対する高周波帯域の振幅および位相の補正処理によりスピーカ特性変換を行い、さらにサラウンド信号処理を行うことにより、音像の上方拡大を実現する装置が開示されている。
特許文献1に開示された装置では、音像位置を前後左右に移動させることはできるが、上下方向に移動させることはできない。また、回路規模が大きく、コストパフォーマンスとしては低い。
In the apparatus disclosed in
また、特許文献2に開示された装置についても、音像位置を左右に移動させることができるのみで、上下方向に移動させることはできない。また、構成はフルデジタルであり、CPU(Central Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)による処理を原則としている。このため回路規模が大きく複雑であり、価格も高額となる。
Also, the apparatus disclosed in
また、特許文献3に開示された装置では、音像を上方に拡大することを可能としているが、左右方向の音像の定位遷移については言及していない。
In addition, the apparatus disclosed in
本発明は上記に鑑みてなされたもので、シンプルな回路構成で、音像の上方拡大と左右定位遷移とを同時に実現するオーディオ信号処理装置およびオーディオ信号処理方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide an audio signal processing device and an audio signal processing method capable of simultaneously realizing upward expansion of a sound image and left-right localization transition with a simple circuit configuration.
上記目的を達成するため、本発明のオーディオ信号処理装置は、スピーカにより再生されてサラウンド音場を創生するためのサラウンド信号を得るための信号処理を、供給される左チャンネルのオーディオ信号および右チャンネルのオーディオ信号に対して行うオーディオ信号処理装置であって、前記左チャンネルのオーディオ信号および前記右チャンネルのオーディオ信号における所定の第1の高周波数帯域の振幅を増幅し、前記第1の高周波数帯域の位相を遅延する補正処理を行う第1の位相遅延手段(2)と、前記第1の位相遅延手段により補正処理された前記左チャンネルのオーディオ信号と前記右チャンネルのオーディオ信号との差信号における所定の周波数以上の帯域を除去するフィルタ手段(R11,C3)と、前記フィルタ手段により前記所定の周波数以上の帯域が除去された前記差信号に対して位相遅延処理を行う第2の位相遅延手段(35A,35B)と、前記第1の位相遅延手段により補正処理された前記左チャンネルのオーディオ信号と、前記第2の位相遅延手段により位相遅延処理された前記差信号とを混合して、左チャンネルのサラウンド信号を生成する第1の混合手段(32)と、前記第1の位相遅延手段により補正処理された前記右チャンネルのオーディオ信号と、前記第2の位相遅延手段により位相遅延処理された前記差信号とを混合して、右チャンネルのサラウンド信号を生成する第2の混合手段(31)と、前記左チャンネルのサラウンド信号のゲイン値と前記右チャンネルのサラウンド信号のゲイン値との組み合わせが、予め設定された複数のゲイン値の組み合わせのうちの1つになるように、前記左チャンネルのサラウンド信号および前記右チャンネルのサラウンド信号のゲイン値を調節するゲイン調節手段(4)とを備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the audio signal processing apparatus of the present invention performs signal processing for obtaining a surround signal to be reproduced by a speaker to create a surround sound field, the supplied left channel audio signal and right signal. An audio signal processing apparatus that performs an audio signal of a channel, amplifying an amplitude of a predetermined first high frequency band in the audio signal of the left channel and the audio signal of the right channel, and the first high frequency A first phase delay means (2) for performing correction processing for delaying the phase of the band; and a difference signal between the left channel audio signal and the right channel audio signal corrected by the first phase delay means. Filter means (R11, C3) for removing a band above a predetermined frequency in the filter, and the filter Second phase delay means (35A, 35B) for performing phase delay processing on the difference signal from which the band equal to or higher than the predetermined frequency has been removed by the stage, and the correction processing performed by the first phase delay means First mixing means (32) for mixing a left channel audio signal and the difference signal subjected to phase delay processing by the second phase delay means to generate a left channel surround signal; The right channel audio signal corrected by the phase delay means and the difference signal phase delayed by the second phase delay means are mixed to generate a right channel surround signal. A combination of the mixing means (31) and the gain value of the left channel surround signal and the gain value of the right channel surround signal is preset. So that one of the combinations of the number of gain values, characterized in that it comprises a gain adjusting means for adjusting (4) the gain value of the surround signal and a surround signal of the right channel of the left channel.
また、本発明のオーディオ信号処理装置は、スピーカにより再生されてサラウンド音場を創生するためのサラウンド信号を得るための信号処理を、供給される左チャンネルのオーディオ信号および右チャンネルのオーディオ信号に対して行うオーディオ信号処理装置であって、前記左チャンネルのオーディオ信号および前記右チャンネルのオーディオ信号における所定の第1の高周波数帯域の振幅を増幅し、前記第1の高周波数帯域の位相を遅延する補正処理を行う第1の位相遅延手段(2)と、前記第1の位相遅延手段により補正処理された前記左チャンネルのオーディオ信号と前記右チャンネルのオーディオ信号との和信号に対して、音声帯域の補正処理を行う中音域補正フィルタ手段(34)と、前記第1の位相遅延手段により補正処理された前記左チャンネルのオーディオ信号と前記右チャンネルのオーディオ信号との差信号における所定の周波数以上の帯域を除去するフィルタ手段(R11,C3)と、前記フィルタ手段により前記所定の周波数以上の帯域が除去された前記差信号に対して位相遅延処理を行う第2の位相遅延手段(35A,35B)と、前記第1の位相遅延手段により補正処理された前記左チャンネルのオーディオ信号と、前記中音域補正フィルタ手段により補正処理された前記和信号と、前記第2の位相遅延手段により位相遅延処理された前記差信号とを混合して、左チャンネルのサラウンド信号を生成する第1の混合手段(32)と、前記第1の位相遅延手段により補正処理された前記右チャンネルのオーディオ信号と、前記中音域補正フィルタ手段により補正処理された前記和信号と、前記第2の位相遅延手段により位相遅延処理された前記差信号とを混合して、右チャンネルのサラウンド信号を生成する第2の混合手段(31)と、前記左チャンネルのサラウンド信号のゲイン値と前記右チャンネルのサラウンド信号のゲイン値との組み合わせが、予め設定された複数のゲイン値の組み合わせのうちの1つになるように、前記左チャンネルのサラウンド信号および前記右チャンネルのサラウンド信号のゲイン値を調節するゲイン調節手段(4)と、前記左チャンネルのサラウンド信号および前記右チャンネルのサラウンド信号における、前記第1の高周波数帯域内の所定の第2の高周波数帯域を減衰する減衰手段(C6,C7)とを備えることを特徴とする。 Also, the audio signal processing apparatus of the present invention performs signal processing for obtaining a surround signal to be reproduced by a speaker to create a surround sound field on the supplied left channel audio signal and right channel audio signal. An audio signal processing apparatus for amplifying a predetermined first high frequency band amplitude in the left channel audio signal and the right channel audio signal, and delaying the phase of the first high frequency band The first phase delay means (2) for performing the correction processing, and the sum signal of the left channel audio signal and the right channel audio signal corrected by the first phase delay means A mid-range correction filter means (34) for performing a band correction process and a correction process by the first phase delay means. Filter means (R11, C3) for removing a band of a predetermined frequency or higher in the difference signal between the left channel audio signal and the right channel audio signal, and a band of the predetermined frequency or higher by the filter means. Second phase delay means (35A, 35B) for performing phase delay processing on the removed difference signal, the left channel audio signal corrected by the first phase delay means, and the mid-range First mixing means (32) for generating a left channel surround signal by mixing the sum signal corrected by the correction filter means and the difference signal phase-delayed by the second phase delay means. ), The right-channel audio signal corrected by the first phase delay means, and the mid-range correction filter A second mixing unit (31) that mixes the sum signal corrected by step (b) and the difference signal phase-delayed by the second phase delay unit to generate a right channel surround signal; The left channel surround signal so that the combination of the left channel surround signal gain value and the right channel surround signal gain value is one of a plurality of preset gain value combinations. And a gain adjusting means (4) for adjusting a gain value of the surround signal of the right channel, and a predetermined second in the first high frequency band in the surround signal of the left channel and the surround signal of the right channel. Attenuating means (C6, C7) for attenuating the high frequency band is provided.
また、本発明のオーディオ信号処理装置に係る前記第1の位相遅延手段は、前記左チャンネルのオーディオ信号および前記右チャンネルのオーディオ信号における前記第1の高周波数帯域の振幅を増幅し、前記第1の高周波数帯域の位相を所定の位相遅延量だけ遅延した後、増幅され前記所定の位相遅延量だけ位相遅延された前記左チャンネルのオーディオ信号および前記右チャンネルのオーディオ信号における前記第1の高周波数帯域の位相をさらに遅延する手段であることを特徴とする。 Further, the first phase delay means according to the audio signal processing device of the present invention amplifies the amplitude of the first high frequency band in the left channel audio signal and the right channel audio signal, and The first high frequency in the left channel audio signal and the right channel audio signal amplified and delayed by the predetermined phase delay amount after the phase of the high frequency band is delayed by a predetermined phase delay amount It is a means for further delaying the phase of the band.
また、本発明のオーディオ信号処理方法は、スピーカにより再生されてサラウンド音場を創生するためのサラウンド信号を得るための信号処理を、供給される左チャンネルのオーディオ信号および右チャンネルのオーディオ信号に対して行うオーディオ信号処理方法であって、前記左チャンネルのオーディオ信号および前記右チャンネルのオーディオ信号における所定の第1の高周波数帯域の振幅を増幅するとともに、前記第1の高周波数帯域の位相を遅延する補正処理を行う補正ステップと、前記補正ステップで補正処理された前記左チャンネルのオーディオ信号と前記右チャンネルのオーディオ信号との差信号における所定の周波数以上の帯域を除去するステップと、前記所定の周波数以上の帯域が除去された前記差信号に対して位相遅延処理を行う位相遅延ステップと、前記補正ステップで補正処理された前記左チャンネルのオーディオ信号と、前記位相遅延ステップで位相遅延処理された前記差信号とを混合して、左チャンネルのサラウンド信号を生成するステップと、前記補正ステップで補正処理された前記右チャンネルのオーディオ信号と、前記位相遅延ステップで位相遅延処理された前記差信号とを混合して、右チャンネルのサラウンド信号を生成するステップと、前記左チャンネルのサラウンド信号のゲイン値と前記右チャンネルのサラウンド信号のゲイン値との組み合わせが、予め設定された複数のゲイン値の組み合わせのうちの1つになるように、前記左チャンネルのサラウンド信号および前記右チャンネルのサラウンド信号のゲイン値を調節するステップとを含むことを特徴とする。 Also, the audio signal processing method of the present invention performs signal processing for obtaining a surround signal to be reproduced by a speaker to create a surround sound field on the supplied left channel audio signal and right channel audio signal. An audio signal processing method performed on the left channel audio signal and the right channel audio signal for amplifying a predetermined first high frequency band amplitude and changing the phase of the first high frequency band. A correction step for performing a delaying correction process; a step of removing a band of a predetermined frequency or higher in a difference signal between the left channel audio signal and the right channel audio signal corrected in the correction step; Phase difference with respect to the difference signal from which the frequency band above A left-channel surround signal is generated by mixing a phase delay step for processing, the left channel audio signal corrected in the correction step, and the difference signal phase-delayed in the phase delay step. Mixing the right channel audio signal corrected in the correction step and the difference signal phase delayed in the phase delay step to generate a right channel surround signal; The left channel surround signal so that the combination of the left channel surround signal gain value and the right channel surround signal gain value is one of a plurality of preset gain value combinations. And adjusting the gain value of the right channel surround signal; Characterized in that it contains.
また、本発明のオーディオ信号処理方法は、スピーカにより再生されてサラウンド音場を創生するためのサラウンド信号を得るための信号処理を、供給される左チャンネルのオーディオ信号および右チャンネルのオーディオ信号に対して行うオーディオ信号処理方法であって、前記左チャンネルのオーディオ信号および前記右チャンネルのオーディオ信号における所定の第1の高周波数帯域の振幅を増幅するとともに、前記第1の高周波数帯域の位相を遅延する補正処理を行う補正ステップと、前記補正ステップで補正処理された前記左チャンネルのオーディオ信号と前記右チャンネルのオーディオ信号との和信号に対して、音声帯域の補正処理を行う中音域補正ステップと、前記補正ステップで補正処理された前記左チャンネルのオーディオ信号と前記右チャンネルのオーディオ信号との差信号における所定の周波数以上の帯域を除去するステップと、前記所定の周波数以上の帯域が除去された前記差信号に対して位相遅延処理を行う位相遅延ステップと、前記補正ステップで補正処理された前記左チャンネルのオーディオ信号と、前記中音域補正ステップで補正処理された前記和信号と、前記位相遅延ステップで位相遅延処理された前記差信号とを混合して、左チャンネルのサラウンド信号を生成するステップと、前記補正ステップで補正処理された前記右チャンネルのオーディオ信号と、前記中音域補正ステップで補正処理された前記和信号と、前記位相遅延ステップで位相遅延処理された前記差信号とを混合して、右チャンネルのサラウンド信号を生成するステップと、前記左チャンネルのサラウンド信号のゲイン値と前記右チャンネルのサラウンド信号のゲイン値との組み合わせが、予め設定された複数のゲイン値の組み合わせのうちの1つになるように、前記左チャンネルのサラウンド信号および前記右チャンネルのサラウンド信号のゲイン値を調節するとともに、前記左チャンネルのサラウンド信号および前記右チャンネルのサラウンド信号における、前記第1の高周波数帯域内の所定の第2の高周波数帯域を減衰するステップとを含むことを特徴とする。 Also, the audio signal processing method of the present invention performs signal processing for obtaining a surround signal to be reproduced by a speaker to create a surround sound field on the supplied left channel audio signal and right channel audio signal. An audio signal processing method performed on the left channel audio signal and the right channel audio signal for amplifying a predetermined first high frequency band amplitude and changing the phase of the first high frequency band. A correction step for performing a delay correction process, and a mid-range correction step for performing a correction process for a voice band on the sum signal of the left channel audio signal and the right channel audio signal corrected in the correction step. And the audio of the left channel corrected in the correction step. A step of removing a band of a predetermined frequency or higher in a difference signal between the signal and the audio signal of the right channel, and a phase delay step of performing a phase delay process on the difference signal from which the band of the predetermined frequency or higher is removed And the left channel audio signal corrected in the correction step, the sum signal corrected in the midrange correction step, and the difference signal phase delayed in the phase delay step. Generating a left channel surround signal, the right channel audio signal corrected in the correction step, the sum signal corrected in the midrange correction step, and a phase in the phase delay step. Mixing the delayed difference signal to generate a right channel surround signal; The left channel surround signal and the left channel surround signal so that the combination of the gain value of the left channel surround signal and the gain value of the right channel surround signal is one of a plurality of preset gain value combinations. Adjusting the gain value of the right channel surround signal and attenuating a predetermined second high frequency band within the first high frequency band in the left channel surround signal and the right channel surround signal; It is characterized by including.
また、本発明のオーディオ信号処理方法に係る前記補正ステップは、前記左チャンネルのオーディオ信号および前記右チャンネルのオーディオ信号における前記第1の高周波数帯域の振幅を増幅するとともに、前記第1の高周波数帯域の位相を所定の位相遅延量だけ遅延した後、増幅され前記所定の位相遅延量だけ位相遅延された前記左チャンネルのオーディオ信号および前記右チャンネルのオーディオ信号における前記第1の高周波数帯域の位相をさらに遅延するステップであることを特徴とする。 Further, the correction step according to the audio signal processing method of the present invention amplifies the amplitude of the first high frequency band in the left channel audio signal and the right channel audio signal, and the first high frequency The phase of the first high frequency band in the left channel audio signal and the right channel audio signal amplified and phase delayed by the predetermined phase delay amount after delaying the phase of the band by a predetermined phase delay amount Is a step of further delaying.
本発明によれば、シンプルな回路構成で、音像の上方拡大と左右定位遷移とを同時に実現することができる。 According to the present invention, the upward expansion of the sound image and the left-right localization transition can be realized simultaneously with a simple circuit configuration.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
まず、本発明の着眼点と音像定位遷移についての考察を詳述する。 First, considerations regarding the focus and sound image localization transition of the present invention will be described in detail.
(a)スピーカの特性変換による仮想音源形成について
比較的低価格な左右2チャンネルのステレオ再生装置に使用されている一般的なフルレンジスピーカは、図1に示す振幅特性および位相特性のシミュレーション図と、図2に示すインピーダンス特性および位相特性のシミュレーション図からわかるように、高周波数再生限界は低く、位相は周波数増加に伴い進んでいき、インピーダンスは周波数増加に伴い高くなる。
(A) Virtual sound source formation by speaker characteristic conversion A general full-range speaker used in a relatively low-priced left and right two-channel stereo playback device includes a simulation diagram of amplitude characteristics and phase characteristics shown in FIG. As can be seen from the simulation diagram of the impedance characteristic and the phase characteristic shown in FIG. 2, the high frequency reproduction limit is low, the phase advances as the frequency increases, and the impedance increases as the frequency increases.
一方、図3に示す2ウェイスピーカの振幅特性および位相特性のシミュレーション図からわかるように、高級ステレオ再生装置に使用されている2ウェイスピーカの高周波数再生限界は高いものの、位相特性はウーハーとツィータのクロスオーバーポイントの前後でネットワーク回路の影響で大きく変化し、さらに、周波数増加に伴い遅れていく。 On the other hand, as can be seen from the simulation diagram of the amplitude characteristic and phase characteristic of the 2-way speaker shown in FIG. 3, although the high-frequency reproduction limit of the 2-way speaker used in the high-class stereo reproduction apparatus is high, the phase characteristic is woofer and tweeter. Before and after the crossover point, it changes greatly due to the influence of the network circuit, and further delays as the frequency increases.
このように、フルレンジスピーカ、2ウェイスピーカの静特性はそれぞれ難点があり、図4に示すような高周波数再生限界が20kHz以上で、かつ、位相特性は全域に亘ってフラットとなるような理想的スピーカシステムの振幅特性と位相特性とは大きく異なるのが実情である。 As described above, the static characteristics of the full-range speaker and the 2-way speaker have their respective disadvantages, and the ideal high-frequency reproduction limit as shown in FIG. 4 is 20 kHz or more and the phase characteristics are flat over the entire area. The actual situation is that the amplitude characteristics and phase characteristics of the speaker system are greatly different.
一般論では、人の聴覚は1kHz以上の高周波数帯域では、その指向性を捉え易く、逆に低周波数帯域では、指向性を認識しにくいと言われている。つまり、フルレンジスピーカに比べて2ウェイスピーカの再生帯域は広く指向性は広いため、人の聴覚では認識され易い。 In general theory, it is said that human hearing is easy to capture directivity in a high frequency band of 1 kHz or higher, and conversely, directivity is difficult to recognize in a low frequency band. In other words, the 2-way speaker has a wider reproduction band and wider directivity than a full-range speaker, and is easily recognized by human hearing.
この点に着目して、フルレンジスピーカの振幅と位相とを同時に特性変換して理想的スピーカシステムの特性を擬似再生(換言すれば、スピーカのボイスコイルによって生じる位相進みに対する改善と上方向での高周波数帯域落ちの解消である。)できるならば、音質の改善と音像拡大が可能と考えられる。 Focusing on this point, the characteristics and characteristics of the ideal speaker system are simulated by converting the amplitude and phase of the full-range speaker at the same time (in other words, improving the phase advance caused by the voice coil of the speaker and increasing the upward direction). If possible, it is possible to improve the sound quality and expand the sound image.
すなわち、スピーカの特性変換(高周波数帯域の位相シフトと増幅度の補正)を行うことで、フルレンジスピーカの高周波数再生限界が上に延び、かつ、位相特性がフラットになることで、高周波数帯域の時間ズレが改善されて原音に近い再生音が得られるであろう。 That is, by performing speaker characteristic conversion (high frequency band phase shift and amplification correction), the high frequency reproduction limit of the full range speaker is extended upward, and the phase characteristic is flattened, so that the high frequency band is This will improve the time gap of the sound and will produce a reproduced sound close to the original sound.
図5は、スピーカ特性変換による拡大音源の概念図であり、図5(a)はスピーカの正面から見た図、図5(b)はスピーカの側面から見た図である。スピーカの特性変換の結果として、中高周波数帯域の音源再生エリアが拡大することにより、図5に示すように、全体としての音像拡大(拡大音源)が期待される。 5A and 5B are conceptual diagrams of an enlarged sound source by speaker characteristic conversion. FIG. 5A is a diagram viewed from the front of the speaker, and FIG. 5B is a diagram viewed from the side of the speaker. As a result of the characteristic conversion of the speakers, the sound source reproduction area in the middle and high frequency band is expanded, and as a result, as shown in FIG. 5, the expansion of the sound image as a whole (expanded sound source) is expected.
次に、上記拡大音源を一般的な使用状態である床面などの設置面の影響を考慮して考察する。図6は、スピーカを平面に設置した場合のスピーカ特性変換による拡大音源の概念図であり、図6(a)はスピーカの正面から見た図、図6(b)はスピーカの側面から見た図である。 Next, the expansion sound source is considered in consideration of the influence of the installation surface such as the floor surface, which is a general use state. 6A and 6B are conceptual diagrams of an enlarged sound source by speaker characteristic conversion when the speaker is installed on a flat surface. FIG. 6A is a diagram seen from the front of the speaker, and FIG. 6B is a diagram seen from the side of the speaker. FIG.
一般に、低周波数帯域は設置面の反射率が高いため、エネルギーは増強されるが、高周波数帯域はその逆で設置面に吸収され、エネルギーが低下する場合が多い。つまり、スピーカを平面である机や床面に設置した場合には、図6に示すように、拡大音源は下方向には拡大せずにそれ以外の方向に拡大して、全体のスペクトルを合成した仮想音源中心は上方へシフトした格好となる。よって、これら現象を人の聴覚で捉えると、音像全体が上方向へ定位拡大して感じることができる。これは聴覚により高周波数帯域を認識して仮想音源を造っているためである。 In general, energy is enhanced in the low frequency band because the installation surface has a high reflectance, but the high frequency band is absorbed by the installation surface in the opposite manner, and the energy often decreases. In other words, when the speaker is installed on a flat desk or floor, as shown in FIG. 6, the expanded sound source does not expand downward but expands in the other direction to synthesize the entire spectrum. The center of the virtual sound source is now shifted upward. Therefore, if these phenomena are perceived by human auditory sense, the entire sound image can be felt by being localized in the upward direction. This is because a virtual sound source is created by recognizing a high frequency band by hearing.
(b)サラウンド回路を利用した音像上方拡大の形成について
上記(a)のスピーカ特性変換による拡大音源/仮想音源を(2チャンネル)ステレオ音源にて考察する。
(B) Formation of sound image upward enlargement using a surround circuit The enlarged sound source / virtual sound source by the speaker characteristic conversion in the above (a) is considered as a (2-channel) stereo sound source.
図7は、リスナーから見た正面側の左右スピーカの音源中心と音源再生範囲の変化の概念図である。図7に示すように、ステレオ音源(L/Rチャンネル)の場合は、スピーカ特性変換にて再生範囲が拡大されると、左右チャンネルが近接してステレオ感が減少してしまうという好ましくない状態となる。これを解決する手段としては、サラウンド回路が適していると考えられる。それは、図7からわかるように、サラウンド信号処理された後の仮想音源は左右離れた位置に拡がり、拡大音源のLR差(音源間の距離)は大きくなるからである。 FIG. 7 is a conceptual diagram of changes in the sound source center and sound source reproduction range of the front left and right speakers as viewed from the listener. As shown in FIG. 7, in the case of a stereo sound source (L / R channel), when the reproduction range is expanded by speaker characteristic conversion, the left and right channels are close to each other and the stereo feeling is reduced. Become. As a means for solving this, a surround circuit is considered suitable. This is because, as can be seen from FIG. 7, the virtual sound source after the surround signal processing spreads to the left and right positions, and the LR difference (distance between the sound sources) of the expanded sound source increases.
図7より、前述のスピーカ特性変換およびサラウンド信号処理の結果、オリジナル音源の外側上方向に効果的なステレオ感を与える左右それぞれの仮想音源が形成されることがわかる。以上がサラウンド回路を利用する1つの目的である。 From FIG. 7, it can be seen that the left and right virtual sound sources that give an effective stereo effect to the outside upward direction of the original sound source are formed as a result of the above-described speaker characteristic conversion and surround signal processing. The above is one purpose of using the surround circuit.
次に、空間上での音像定位の仕組みを、人間の聴覚を基に考察する。 Next, the mechanism of sound image localization in space is considered based on human hearing.
図8は、空間上での音像定位の仕組みをベクトルで表した模式図である。図8において、原音L/Rはステレオ音源とする。ダミーヘッドMの両耳間時間差をΔt1とすると、左右サラウンド信号は、L+Δt1(L−R),R+Δt1(L−R)で表せる。また、上方向変移距離をΔd2とすると、相関関係は以下の(数式1)〜(数式4)で表せる。
ここで、θ1は原音L/RをΔd2だけ変移させた場合に発生する位相角度、θ2はサラウンド信号L+Δt1(L−R),R+Δt1(L−R)をさらにΔd2の上方向へ変移させた場合に発生する位相角度である。 Here, θ1 is a phase angle generated when the original sound L / R is shifted by Δd2, and θ2 is a case where the surround signals L + Δt1 (LR) and R + Δt1 (LR) are further shifted upward by Δd2. The phase angle generated in
また、原音L/Rの定位方向を右方向に時間差としてΔt2遷移した場合と、そのサラウンド信号を同様の定位比率で遷移した場合の時間差をΔt3とすると、相関関係は以下の(数式5)〜(数式9)で表せる。
ここで、θ3は原音L/Rの定位方向を右方向にΔt2遷移した場合に発生する位相角度、θ4はサラウンド信号の定位方向を右方向にΔt3遷移した場合に発生する位相角度である。 Here, θ3 is a phase angle generated when the localization direction of the original sound L / R is shifted Δt2 to the right, and θ4 is a phase angle generated when the localization direction of the surround signal is shifted Δt3 to the right.
上記(数式5)〜(数式7)より、サラウンド信号処理した場合の方が、サラウンド信号処理しない場合より長い時間の定位遷移を実現できる。つまり、人間の聴覚にて認識されやすくなる。また、(数式7)より、θ3とθ4とが異なる値であることから、耳の干渉を受けにくく違和感の少ない音質が聴覚的に得られる。これらはすべて、(数式8)に示したように、原音の定位とサラウンド信号処理された定位とが比例関係にある場合に適応される。 From the above (Formula 5) to (Formula 7), it is possible to realize a localization transition for a longer time when the surround signal processing is performed than when the surround signal processing is not performed. That is, it becomes easy to be recognized by human hearing. Further, from (Equation 7), since θ3 and θ4 are different values, a sound quality that is less susceptible to ear interference and less uncomfortable is obtained audibly. All of these are applied when the localization of the original sound and the localization processed by the surround signal are in a proportional relationship as shown in (Formula 8).
以上述べたように、音像上方拡大した信号は、サラウンド信号処理することで、容易に所望の左右定位遷移が行え、かつ、音質を損なうことなくその維持が可能となる。また、所望の上方拡大として上方向変移距離Δd2を選択することと、左右定位遷移時間差Δt3を調節することで、最適な音像定位が可能となる。 As described above, the signal enlarged above the sound image is subjected to surround signal processing, so that a desired left-right localization transition can be easily performed and maintained without impairing the sound quality. Further, by selecting the upward shift distance Δd2 as a desired upward enlargement and adjusting the left / right localization transition time difference Δt3, optimal sound image localization can be performed.
以上のような考察から、効果的な音像上方拡大と左右定位遷移を行うためには、上述のスピーカの特性変換を行うための位相遅延回路と、サラウンド回路と、バランス回路との組み合わせが肝要である。 From the above considerations, in order to perform effective sound image upward enlargement and left-right localization transition, it is important to combine the phase delay circuit, surround circuit, and balance circuit for performing the above-mentioned speaker characteristic conversion. is there.
そこで、図9に示すように、本発明の実施の形態に係るオーディオ信号処理装置1は、左右チャンネルの各オーディオ信号に対して第1の高周波数帯域の振幅補正と位相補正とを同時に行う位相遅延回路2と、位相遅延回路2の出力信号に対してサラウンド信号処理を施し、左右チャンネルのサラウンド信号を生成するサラウンド回路3と、左右チャンネルのサラウンド信号のゲインを調節するバランス回路4と、装置の各部を制御する制御回路5とを備える回路構成となっている。
Therefore, as shown in FIG. 9, the audio
位相遅延回路2は、右チャンネル用位相遅延回路21Aと、左チャンネル用位相遅延回路21Bとを備える。
The
右チャンネル用位相遅延回路21Aは、オペアンプ22を有し、その非反転入力端子および反転入力端子には抵抗R1,R2を介してオーディオ信号源(図示せず)からの右チャンネルのオーディオ信号が入力される。オペアンプ22の非反転入力端子にはコンデンサC1が接続され、コンデンサC1とアース間にはエミッタ接地のトランジスタQ1が接続されている。オペアンプ22の反転入力端子と出力端子との間にはフィードバック抵抗R3が接続されている。
The right-channel
このように右チャンネル用位相遅延回路21Aは、オペアンプ22と抵抗R1〜R3とからなるインバータ回路と、コンデンサC1と抵抗R1とからなるフィルタ回路とを接続することで構成されている。また、トランジスタQ1のベースは制御回路5に接続されており、制御回路5からのコントロール信号CTL1によりトランジスタQ1をオン、オフすることで、コンデンサC1の接続、未接続が切り換え可能に構成されている。
Thus, the right channel
左チャンネル用位相遅延回路21Bも同様に、オペアンプ23と抵抗R4〜R6とからなるインバータ回路と、コンデンサC2と抵抗R4とからなるフィルタ回路と、トランジスタQ2とにより構成され、制御回路5からトランジスタQ2に供給されるコントロール信号CTL1によりトランジスタQ2をオン、オフすることで、コンデンサC2の接続、未接続が切り換え可能に構成されている。
Similarly, the left channel
サラウンド回路3は、オペアンプ31〜33、中音域補正フィルタ回路34、位相遅延器35A,35Bを有し、オペアンプ31の非反転入力端子は右チャンネル用位相遅延回路21Aのオペアンプ22の出力端子に接続され、オペアンプ32の非反転入力端子は左チャンネル用位相遅延回路21Bのオペアンプ23の出力端子に接続されている。
The
また、オペアンプ22,23の出力端子が抵抗R7,R8を通じて互いに接続され、この接続中点が、音声帯域の補正を行う中音域補正フィルタ回路34に接続されている。中音域補正フィルタ回路34の出力端は、抵抗R12,R13を介して、オペアンプ31,32の非反転入力端子に接続されている。中音域補正フィルタ回路34の出力端にはスイッチSW1が設けられ、制御回路5の制御により、接続、未接続が切り換え可能に構成されている。
The output terminals of the
また、オペアンプ33の非反転入力端子は抵抗R9を介して右チャンネル用位相遅延回路21Aのオペアンプ22の出力端子に接続され、反転入力端子は抵抗R10を介して左チャンネル用位相遅延回路21Bのオペアンプ23の出力端子に接続されている。
The non-inverting input terminal of the
オペアンプ33の出力端子は、抵抗器R11を介して2段構成の位相遅延器35A,35Bに接続され、位相遅延器35Aの入力端とアース間にはコンデンサC3が接続されている。抵抗R11とコンデンサC3とは、所定の周波数以上の帯域を除去するためのCRフィルタを構成している。また、位相遅延器35A,35Bには、位相遅延量調整用のコンデンサC4,C5がそれぞれ接続されている。
The output terminal of the
位相遅延器35Bの出力端は、抵抗R14を介してオペアンプ31の非反転入力端子に接続され、抵抗R15を介してオペアンプ32の反転入力端子に接続されている。オペアンプ31,32の出力端子は、それぞれの反転入力端子に接続されている。位相遅延器35Bの出力端にはスイッチSW2が設けられ、制御回路5の制御により、接続、未接続が切り換え可能に構成されている。
The output terminal of the
オペアンプ31,32の出力端子はバランス回路4に接続されている。バランス回路4において、オペアンプ31の出力端子には、抵抗R16を介して、抵抗R17、コンデンサC6、およびトランジスタQ3からなる直列回路と、抵抗R18およびトランジスタQ4からなる直列回路と、抵抗R19とが並列に接続され、トランジスタQ3,Q4のエミッタおよび抵抗R19の一端が接地されている。
The output terminals of the
同様に、オペアンプ32の出力端子には、抵抗R20を介して、抵抗R21、コンデンサC7、およびトランジスタQ5からなる直列回路と、抵抗R22およびトランジスタQ6からなる直列回路と、抵抗R23とが並列に接続され、トランジスタQ5,Q6のエミッタおよび抵抗R23の一端が接地されている。
Similarly, a series circuit including a resistor R21, a capacitor C7, and a transistor Q5, a series circuit including a resistor R22 and a transistor Q6, and a resistor R23 are connected in parallel to the output terminal of the
トランジスタQ3〜Q6のベースは制御回路5に接続されており、制御回路5からのコントロール信号CTL2〜CTL5によりトランジスタQ3〜Q6をオン、オフすることで、抵抗R17,18,21,22、およびコンデンサC6,C7の接続、未接続が切り換え可能に構成されている。ここで、コントロール信号CTL2〜CTL5としてHレベル信号が入力されると、トランジスタQ3〜Q6がオン、Lレベル信号が入力されると、トランジスタQ3〜Q6がオフとなる。
The bases of the transistors Q3 to Q6 are connected to the
上記のオーディオ信号処理装置1において、位相遅延回路2の目的は、先に述べた仮想音源を形成するための第1の高周波数帯域(例えば、約1〜100kHz)の振幅補正と位相補正とを同時に行うことである。
In the audio
この点、従来方式では、イコライザ回路にて振幅補正を行い、位相遅延回路にて位相の補正を行う方式が一般的であったが、この方式ではイコライザにおいても位相が変化してしまうため位相遅延回路にてそれを補正し、かつ、所望の位相遅延を行うことが困難となっていた。 In this regard, in the conventional method, the amplitude correction is performed by the equalizer circuit and the phase is corrected by the phase delay circuit. However, in this method, the phase also changes in the equalizer. It has been difficult to correct it with a circuit and perform a desired phase delay.
本実施の形態のオーディオ信号処理装置1では、位相遅延回路2を特性改善および回路段数削減、音質劣化防止を図るために、1つの回路段にて行う方式としている。
In the audio
先に述べたように、一般的なフルレンジスピーカは、周波数の増加に伴い、ボイスコイルの誘導性成分の影響で位相は進む。これを振幅補正並びに位相補正することで、理想的スピーカシステムの擬似再生を可能とする。 As described above, the phase of a general full-range speaker advances due to the influence of the inductive component of the voice coil as the frequency increases. By performing amplitude correction and phase correction on this, it is possible to reproduce an ideal speaker system.
右チャンネル用位相遅延回路21Aにおいて、抵抗R2の値を抵抗R3より小さい値に設定すると、その伝達関数G1は次のようになる。
In the right channel
周波数Fが0からFc=1/2π・C1・R1で決まるカットオフ周波数までの間は、伝達関数G1は以下の(数式10)で表され、この回路はオールパスフィルタとして働き、G1=1で固定である。また、この帯域での位相は変化しない。
周波数FがFc=1/2π・C1・R1のカットオフ周波数以上の帯域では、コンデンサC1のインピーダンスが減少するため、回路は反転増幅回路として働き、伝達関数G1は以下の(数式11)で表される。
すなわち、Fc=1/2π・C1・R1を変極点として振幅特性が変化することを表している。また、上記(数式12)より、抵抗R1とコンデンサC1の値を適宜設定することで、位相θの遅延量を0〜−180°の範囲で調整することが可能である。 That is, the amplitude characteristic changes with Fc = 1 / 2π · C1 · R1 as an inflection point. Further, from the above (Equation 12), by appropriately setting the values of the resistor R1 and the capacitor C1, the delay amount of the phase θ can be adjusted in the range of 0 to −180 °.
このようにして、上記右チャンネル用位相遅延回路21Aの回路定数R1,R2,R3,C1の適当な選択によって対象とするスピーカ、セットサイズ等に対して、所望の位相遅延量と増幅度とを設定することができる。なお、上記説明では右チャンネル用位相遅延回路21Aについて説明したが、左チャンネル用位相遅延回路21Bについても同様に、回路定数R4,R5,R6,C2の適当な選択によって、所望の位相遅延量と増幅度とを設定することができる。
In this way, a desired phase delay amount and amplification degree can be obtained for the target speaker, set size, etc. by appropriate selection of the circuit constants R1, R2, R3, C1 of the right channel
例えば、右チャンネル用位相遅延回路21Aの回路定数をそれぞれR1=10kΩ、R2=4.7kΩ、R3=10kΩ、C1=0.0047μFとすると、Fc=3383Hzとなる。この回路を用いてフルレンジスピーカの音質補正を行った場合の静特性の変化を図10に示す。図10と理想的スピーカシステムの特性を表す図3とを比較すると、右チャンネル用位相遅延回路21Aにて補正されたフルレンジスピーカの特性は理想的スピーカの特性に近似することがわかる。すなわち、フルレンジスピーカで不足している高周波数帯域の振幅が補われると同時に、中高周波数帯域の位相進みが改善されることで原音に近い再生音が得られる訳である。
For example, if the circuit constants of the
勿論、位相遅延回路2のみで本発明の主眼とする音像上方拡大および左右定位遷移が実現するのではなく、図9のように位相遅延回路2にサラウンド回路3およびバランス回路4が接続されることで本発明は成立する。
Of course, only the
先に述べたように、サラウンド回路3を利用する目的は2つある。1つの目的は、音場拡大と定位遷移効果の拡大であり、他の目的は、音場の左右拡大により少ない位相遅延量にて音像上方拡大を可能とすることである。また、バランス回路4を利用する目的は、左右信号レベルを可変して定位制御を行うことと、左右信号で異なる周波数特性を与えることである。
As described above, there are two purposes for using the
サラウンド回路3において、先ず、前段の右チャンネル用位相遅延回路21A、左チャンネル用位相遅延回路21Bを通った信号R,Lは、各々3つの信号に分割される。1つは、後段のオペアンプ31,32の非反転入力端子へ直接入力される。もう1つはR,Lの差信号(R−L)の生成回路のオペアンプ33に入力される。ここで、抵抗R11とコンデンサC3とで構成されたCRフィルタにより、差信号(R−L)から所定の周波数以上の帯域(例えば、約10kHz以上)を除去する。これにより、右チャンネル用位相遅延回路21A、左チャンネル用位相遅延回路21Bにて補正され上昇しすぎて不要となった帯域を除去する。さらに、この所定の周波数以上の帯域が除去された差信号(R−L)は2段構成の位相遅延器35A,35Bを通り、後段のオペアンプ31,32へそれぞれ加算される。
In the
さらに、もう1つの信号はL,Rの和信号(L+R)となり、中音域補正フィルタ回路34に入力されて、サラウンド回路3で抜け落ちる音声帯域の補正を行う。
Further, the other signal is a sum signal (L + R) of L and R, which is input to the mid-range
オペアンプ31では、右チャンネル用位相遅延回路21Aからの信号Rと、中音域補正フィルタ回路34で補正された和信号(L+R)と、位相遅延器35A,35Bを通った差信号(R−L)とが混合され、右チャンネルのサラウンド信号となってバランス回路4に入力される。また、オペアンプ32では、左チャンネル用位相遅延回路21Bからの信号Lと、中音域補正フィルタ回路34で補正された和信号(L+R)と、位相遅延器35A,35Bを通った差信号(R−L)とが混合され、左チャンネルのサラウンド信号となってバランス回路4に入力される。
In the
バランス回路4では、左右それぞれ2系統の制御端子が設けられており、コントロール信号CTL2〜CTL5によりトランジスタQ3〜Q6をオン、オフすることで、左右独立で4段階のゲイン設定ができる。
The
このように、本実施の形態のオーディオ信号処理装置1では、回路構成を簡潔とするためにシンプルな最低限のアナログ回路で成立している。また、位相遅延回路2に設けられたトランジスタQ1,Q2により、音像上方拡大の選択を可能としている。つまり、コンデンサC1,C2が未接続であるならばオペアンプ22,23は単にバッファアンプとして働き、信号の変化は起こらない。また、使用セットの配置および構造などの条件に応じて中音域補正フィルタ回路34の使用、不使用の選択もスイッチSW1の設定で可能である。同様に、サラウンド機能の使用、不使用の選択もスイッチSW2の設定で可能である。
As described above, the audio
ここで、図9に示すオーディオ信号処理装置1で得られる左右チャンネルの出力信号Lo,Roは、以下の(数式13)〜(数式16)で表せる。なお、G1は前段の位相遅延回路2の伝達関数、G2はバランス回路4の右チャンネルの伝達関数、G3はバランス回路4の左チャンネルの伝達関数、Δtはサラウンド回路3の位相遅延量、Kは中音域補正係数である。
上記(数式13),(数式14)の第1項は、それぞれ左右信号L,Rが位相遅延回路2により伝達関数G1で信号変換されることを示している。さらに、伝達関数G2,G3にてゲイン変換が行われる。これにより、原音L,Rは上記(数式11)の伝達関数G1にて、振幅の増幅と位相遅延が行われる。
The first term of the above (Formula 13) and (Formula 14) indicates that the left and right signals L and R are converted by the
第2項も同様に、サラウンド差信号成分(L−R)または(R−L)が位相遅延回路2により伝達関数G1で信号変換されることを示している。これにより間接音である差信号成分(L−R)または(R−L)についても振幅の増幅と位相遅延が行われる。さらに、その間接音についても伝達関数G2,G3にてゲイン変換されて左右定位が決まることがわかる。
Similarly, the second term indicates that the surround difference signal component (L−R) or (R−L) is signal-converted by the
第3項についても同様に、中音域補正成分が位相遅延回路2により伝達関数G1で信号変換され、さらに伝達関数G2,G3にてゲイン変換されて左右定位が決まることがわかる。
Similarly, for the third term, it is understood that the midrange correction component is signal-converted by the transfer function G1 by the
これらの信号処理の結果、第1の高周波数帯域の振幅は増加し、位相の進みは改善されてフラットとなり、さらに左右方向の音場拡大が行われるため、図8で示した仮想音源SL2,SR2が形成され、さらにそのレベルにより定位が決定される。 As a result of these signal processings, the amplitude of the first high frequency band increases, the phase advance is improved and flattened, and the sound field is expanded in the left-right direction. Therefore, the virtual sound source SL2, shown in FIG. SR2 is formed, and the localization is determined by its level.
一方、バランス回路4の左右2系統の制御端子は、そのアクティブ制御により左右定位の遷移が可能である。ここで特徴的なことは、バランス回路4は、抵抗R17,R21に直列に接続されたコンデンサC6,C7を備えている点である。
On the other hand, the left and right control terminals of the
バランス回路4にコンデンサC6,C7を設けない場合でも、左右チャンネルのサラウンド信号のバランスを設定することで左右定位の遷移は実現できるが、コンデンサC6,C7を備えることにより、バランス回路4は、単純に左右チャンネルのサラウンド信号のバランスを設定するだけでなく、ゲインを減衰するときに、位相遅延回路2にて上昇しすぎる、第1の高周波数帯域内の不要な周波数帯域である第2の高周波数帯域(例えば、約5〜100kHz)を減衰する動作を行う。このことは(数式15),(数式16)からわかる。不要な第2の高周波数帯域のみの減衰を行うことで、音声帯域である中音帯域を落とすことなくレベル制御が可能であり、不自然な音質変化を招くことなく左右定位の遷移を実現することができる。
Even when the capacitors C6 and C7 are not provided in the
また、このバランス回路4を、単にアッテネータとして使用するだけでなく、左右ゲイン可変回路として使用している点も本発明の特徴である。つまり、センター定位を減衰量の中心として最大減衰量と最低減衰量との組み合わせにて所望する定位状態を作り出す。例えば、右方向定位最大のときは、右チャンネルのゲインは最大であり左チャンネルのゲインは最低である。センター定位では、各チャンネルのゲインは同一であり中間ゲインである。
In addition, the
一例として、図9のバランス回路4において、R16=R20=6.8kΩ,R17=R18=10kΩ,R19=100kΩ,R21=R22=10kΩ,R23=100kΩとした場合の定位状態とゲイン設定について図11に示す。
As an example, in the
この場合では、図11に示すようなコントロール信号CTL2〜CTL5におけるH,Lレベル信号の組み合わせにより、左右独立でそれぞれ3段階のゲイン設定(−0.57dB,−4.8dB,−7.7dB)ができ、さらにこれらの組み合わせより5段階(右方向定位最大〜左方向定位最大)の音像定位制御が行える。例えば、コントロール信号CTL2,CTL3をLレベル信号、コントロール信号CTL4,CTL5をHレベル信号としたとき、右チャンネルのゲインが最大(−0.57dB)、左チャンネルのゲインは最低(−7.7dB)となり、右方向定位最大となる。 In this case, three levels of gain settings (−0.57 dB, −4.8 dB, and −7.7 dB) are independently performed on the left and right sides by combining the H and L level signals in the control signals CTL2 to CTL5 as shown in FIG. Furthermore, sound image localization control in five stages (maximum right direction localization to maximum left direction localization) can be performed from these combinations. For example, when the control signals CTL2 and CTL3 are L level signals and the control signals CTL4 and CTL5 are H level signals, the right channel gain is maximum (−0.57 dB) and the left channel gain is minimum (−7.7 dB). And the right direction localization is maximum.
次に、図9に示すオーディオ信号処理装置1で得られる出力信号の振幅特性および位相特性のシミュレーション図を図12、図13に示す。図12はCTL3がLレベル信号の場合の右チャンネルの出力信号R0の振幅特性と位相特性のシミュレーション図、図13はCTL3がHレベル信号の場合の右チャンネルの出力信号R0の振幅特性と位相特性のシミュレーション図である。図12、図13によれば、振幅特性がサラウンドの谷を変極点として上昇していくことがわかる。また、図13では、コンデンサC6の影響により、図12に比べて、特に10kHz以上の高周波数帯域において振幅特性の上昇が頭打ちになる様子がわかる。
Next, simulation diagrams of amplitude characteristics and phase characteristics of the output signal obtained by the audio
なお、2チャンネルオーディオシステムの左右スピーカ間隔あるいはエンクロージャーサイズによっては、図9のオーディオ信号処理装置1のような位相遅延回路2が1段のみの構成では、位相遅延量が不足する場合が考えられる。そのような場合は、図14に示すように、位相遅延回路2にこれと同一構成の位相遅延回路2Aを直列に接続することで、最大−360°の位相遅延量が得られる構成とすることが望ましい。
Depending on the distance between the left and right speakers or the enclosure size of the two-channel audio system, there may be a case where the phase delay amount is insufficient in the configuration having only one stage of the
図14に示すオーディオ信号処理装置では、位相遅延回路2で第1の高周波数帯域の振幅補正と−180°の位相遅延処理を行った左右チャンネルのオーディオ信号に対して、位相遅延回路2Aでさらに第1の高周波数帯域の位相遅延処理を行うことで、最大−360°の位相遅延量が得られる。これにより、所望の音像上方拡大が可能となる。
In the audio signal processing apparatus shown in FIG. 14, the
また、図9のオーディオ信号処理装置1では、バランス回路4の左右それぞれの制御端子が2本の場合を示したが、より多くの制御端子を設けてもよい。例えば、図15に示すような、左右それぞれ4本の制御端子を有するバランス回路4Aをバランス回路4にかえて用いることにより、バランス設定の自由度を高めることができる。
Further, in the audio
バランス回路4Aにおいては、サラウンド回路3のオペアンプ31の出力端子に、抵抗R24を介して、抵抗R25、コンデンサC8、およびトランジスタQ7からなる直列回路と、抵抗R26、コンデンサC9、およびトランジスタQ8からなる直列回路と、抵抗R27およびトランジスタQ9からなる直列回路と、抵抗R28およびトランジスタQ10からなる直列回路と、抵抗R29とが並列に接続され、トランジスタQ7〜Q10のエミッタおよび抵抗R29の一端が接地されている。
In the
同様に、サラウンド回路3のオペアンプ32の出力端子に、抵抗R20を介して、抵抗R31、コンデンサC10、およびトランジスタQ11からなる直列回路と、抵抗R32、コンデンサC11、およびトランジスタQ12からなる直列回路と、抵抗R33およびトランジスタQ13からなる直列回路と、抵抗R34およびトランジスタQ14からなる直列回路と、抵抗R35とが並列に接続され、トランジスタQ11〜Q14のエミッタおよび抵抗R35の一端が接地されている。
Similarly, a series circuit including a resistor R31, a capacitor C10, and a transistor Q11 and a series circuit including a resistor R32, a capacitor C11, and a transistor Q12 are connected to the output terminal of the
トランジスタQ7〜Q14のベースは制御回路5に接続されており、制御回路5からのコントロール信号CTL6〜CTL13によりトランジスタQ7〜Q14をオン、オフすることで、抵抗R25〜R28,R31〜R34、およびコンデンサC8〜C11の接続、未接続が切り換え可能に構成されている。ここで、コントロール信号CTL6〜CTL13としてHレベル信号が入力されると、トランジスタQ7〜Q14がオン、Lレベル信号が入力されると、トランジスタQ7〜Q14がオフとなる。
The bases of the transistors Q7 to Q14 are connected to the
このようなバランス回路4Aにおいて、R24=R30=6.8kΩ,R25=R26=R27=15kΩ,R28=10kΩ,R29=100kΩ,R26=R27=R28=15kΩ,R34=10kΩ,R35=100kΩとした場合の定位状態とゲイン設定について図16に示す。また、垂直方向の音像定位遷移のイメージを図17(a)、水平方向の音像定位遷移のイメージを図17(b)に示す。
In such a
この場合では、図16に示すようなコントロール信号CTL6〜CTL13におけるH,Lレベル信号の組み合わせにより、左右独立でそれぞれ6段階のゲイン設定(−0.5dB,−2.5dB,−4.8dB,−7dB,−8.5dB,−9.7dB)ができ、さらにこれらの組み合わせより、図16、図17(a),(b)に示すような、7段階(右方向定位最大(Rmax)〜左方向定位最大(Lmax))の音像定位制御が行える。 In this case, six levels of gain settings (−0.5 dB, −2.5 dB, −4.8 dB, and left and right independent, respectively) by the combination of the H and L level signals in the control signals CTL6 to CTL13 as shown in FIG. −7 dB, −8.5 dB, −9.7 dB), and from these combinations, seven steps (rightward localization maximum (R max )) as shown in FIGS. 16, 17 (a), (b) Sound image localization control with a maximum leftward localization (L max ) can be performed.
上記説明のように本実施の形態によれば、位相遅延回路2により左右チャンネルの各オーディオ信号に対して第1の高周波数帯域の振幅補正と位相補正とを行い、位相遅延回路2の出力信号に対してサラウンド回路3によりサラウンド信号処理を施し、バランス回路4により左右チャンネルのサラウンド信号のゲインを調節することで、例えば図17(a),(b)に示すように、音像の上方拡大と明快な左右定位遷移とを同時に実現することができる。
As described above, according to the present embodiment, the
このため、例えば部屋の隅の床面などしかスピーカを設置する場所がない場合でも、音像を好みの位置に定位することで最適なリスニング状態を得ることができ、いわば、レイアウトフリー的な使用が可能となる。 For this reason, even when there is only a place where a speaker is installed, such as the floor of the corner of the room, the optimal listening state can be obtained by localizing the sound image to a desired position. It becomes possible.
また、本実施の形態のオーディオ信号処理装置1の回路方式はアナログであり、シンプルな回路構成にて回路実現が可能である。このため、コストパフォーマンスに優れているという利点もある。
In addition, the circuit system of the audio
1 オーディオ信号処理装置
2,2A 位相遅延回路
3 サラウンド回路
4,4A バランス回路
5 制御回路
21A 右チャンネル用位相遅延回路
21B 左チャンネル用位相遅延回路
22,23,31〜33 オペアンプ
34 中音域補正フィルタ回路
35A,35B 位相遅延器
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記左チャンネルのオーディオ信号および前記右チャンネルのオーディオ信号における所定の第1の高周波数帯域の振幅を増幅し、前記第1の高周波数帯域の位相を遅延する補正処理を行う第1の位相遅延手段と、
前記第1の位相遅延手段により補正処理された前記左チャンネルのオーディオ信号と前記右チャンネルのオーディオ信号との差信号における所定の周波数以上の帯域を除去するフィルタ手段と、
前記フィルタ手段により前記所定の周波数以上の帯域が除去された前記差信号に対して位相遅延処理を行う第2の位相遅延手段と、
前記第1の位相遅延手段により補正処理された前記左チャンネルのオーディオ信号と、前記第2の位相遅延手段により位相遅延処理された前記差信号とを混合して、左チャンネルのサラウンド信号を生成する第1の混合手段と、
前記第1の位相遅延手段により補正処理された前記右チャンネルのオーディオ信号と、前記第2の位相遅延手段により位相遅延処理された前記差信号とを混合して、右チャンネルのサラウンド信号を生成する第2の混合手段と、
前記左チャンネルのサラウンド信号のゲイン値と前記右チャンネルのサラウンド信号のゲイン値との組み合わせが、予め設定された複数のゲイン値の組み合わせのうちの1つになるように、前記左チャンネルのサラウンド信号および前記右チャンネルのサラウンド信号のゲイン値を調節するゲイン調節手段と
を備えることを特徴とするオーディオ信号処理装置。 An audio signal processing apparatus that performs signal processing for obtaining a surround signal to be reproduced by a speaker to create a surround sound field on a supplied left channel audio signal and right channel audio signal,
First phase delay means for amplifying the amplitude of a predetermined first high frequency band in the left channel audio signal and the right channel audio signal and performing a correction process for delaying the phase of the first high frequency band When,
Filter means for removing a band of a predetermined frequency or higher in a difference signal between the left channel audio signal and the right channel audio signal corrected by the first phase delay means;
Second phase delay means for performing phase delay processing on the difference signal from which the band equal to or higher than the predetermined frequency has been removed by the filter means;
The left channel audio signal corrected by the first phase delay means and the difference signal phase delayed by the second phase delay means are mixed to generate a left channel surround signal. First mixing means;
The right channel audio signal corrected by the first phase delay means and the difference signal phase delayed by the second phase delay means are mixed to generate a right channel surround signal. A second mixing means;
The left channel surround signal so that the combination of the left channel surround signal gain value and the right channel surround signal gain value is one of a plurality of preset gain value combinations. And an audio signal processing device comprising: gain adjusting means for adjusting a gain value of the surround signal of the right channel.
前記左チャンネルのオーディオ信号および前記右チャンネルのオーディオ信号における所定の第1の高周波数帯域の振幅を増幅し、前記第1の高周波数帯域の位相を遅延する補正処理を行う第1の位相遅延手段と、
前記第1の位相遅延手段により補正処理された前記左チャンネルのオーディオ信号と前記右チャンネルのオーディオ信号との和信号に対して、音声帯域の補正処理を行う中音域補正フィルタ手段と、
前記第1の位相遅延手段により補正処理された前記左チャンネルのオーディオ信号と前記右チャンネルのオーディオ信号との差信号における所定の周波数以上の帯域を除去するフィルタ手段と、
前記フィルタ手段により前記所定の周波数以上の帯域が除去された前記差信号に対して位相遅延処理を行う第2の位相遅延手段と、
前記第1の位相遅延手段により補正処理された前記左チャンネルのオーディオ信号と、前記中音域補正フィルタ手段により補正処理された前記和信号と、前記第2の位相遅延手段により位相遅延処理された前記差信号とを混合して、左チャンネルのサラウンド信号を生成する第1の混合手段と、
前記第1の位相遅延手段により補正処理された前記右チャンネルのオーディオ信号と、前記中音域補正フィルタ手段により補正処理された前記和信号と、前記第2の位相遅延手段により位相遅延処理された前記差信号とを混合して、右チャンネルのサラウンド信号を生成する第2の混合手段と、
前記左チャンネルのサラウンド信号のゲイン値と前記右チャンネルのサラウンド信号のゲイン値との組み合わせが、予め設定された複数のゲイン値の組み合わせのうちの1つになるように、前記左チャンネルのサラウンド信号および前記右チャンネルのサラウンド信号のゲイン値を調節するゲイン調節手段と、
前記左チャンネルのサラウンド信号および前記右チャンネルのサラウンド信号における、前記第1の高周波数帯域内の所定の第2の高周波数帯域を減衰する減衰手段と
を備えることを特徴とするオーディオ信号処理装置。 An audio signal processing apparatus that performs signal processing for obtaining a surround signal to be reproduced by a speaker to create a surround sound field on a supplied left channel audio signal and right channel audio signal,
First phase delay means for amplifying the amplitude of a predetermined first high frequency band in the left channel audio signal and the right channel audio signal and performing a correction process for delaying the phase of the first high frequency band When,
A mid-range correction filter means for performing an audio band correction process on the sum signal of the left channel audio signal and the right channel audio signal corrected by the first phase delay means;
Filter means for removing a band of a predetermined frequency or higher in a difference signal between the left channel audio signal and the right channel audio signal corrected by the first phase delay means;
Second phase delay means for performing phase delay processing on the difference signal from which the band equal to or higher than the predetermined frequency has been removed by the filter means;
The left channel audio signal corrected by the first phase delay means, the sum signal corrected by the mid-range correction filter means, and the phase delay processed by the second phase delay means First mixing means for mixing the difference signal to generate a left channel surround signal;
The right channel audio signal corrected by the first phase delay means, the sum signal corrected by the mid-range correction filter means, and the phase delay processed by the second phase delay means A second mixing means for mixing the difference signal and generating a right channel surround signal;
The left channel surround signal so that the combination of the left channel surround signal gain value and the right channel surround signal gain value is one of a plurality of preset gain value combinations. And gain adjusting means for adjusting the gain value of the surround signal of the right channel;
An audio signal processing apparatus comprising: attenuation means for attenuating a predetermined second high frequency band in the first high frequency band in the left channel surround signal and the right channel surround signal.
前記左チャンネルのオーディオ信号および前記右チャンネルのオーディオ信号における所定の第1の高周波数帯域の振幅を増幅するとともに、前記第1の高周波数帯域の位相を遅延する補正処理を行う補正ステップと、
前記補正ステップで補正処理された前記左チャンネルのオーディオ信号と前記右チャンネルのオーディオ信号との差信号における所定の周波数以上の帯域を除去するステップと、
前記所定の周波数以上の帯域が除去された前記差信号に対して位相遅延処理を行う位相遅延ステップと、
前記補正ステップで補正処理された前記左チャンネルのオーディオ信号と、前記位相遅延ステップで位相遅延処理された前記差信号とを混合して、左チャンネルのサラウンド信号を生成するステップと、
前記補正ステップで補正処理された前記右チャンネルのオーディオ信号と、前記位相遅延ステップで位相遅延処理された前記差信号とを混合して、右チャンネルのサラウンド信号を生成するステップと、
前記左チャンネルのサラウンド信号のゲイン値と前記右チャンネルのサラウンド信号のゲイン値との組み合わせが、予め設定された複数のゲイン値の組み合わせのうちの1つになるように、前記左チャンネルのサラウンド信号および前記右チャンネルのサラウンド信号のゲイン値を調節するステップと
を含むことを特徴とするオーディオ信号処理方法。 An audio signal processing method for performing signal processing for obtaining a surround signal to be reproduced by a speaker to create a surround sound field on a supplied left channel audio signal and right channel audio signal,
A correction step of amplifying the amplitude of a predetermined first high frequency band in the left channel audio signal and the right channel audio signal and performing a correction process of delaying the phase of the first high frequency band;
Removing a band of a predetermined frequency or higher in a difference signal between the left channel audio signal and the right channel audio signal corrected in the correction step;
A phase delay step for performing a phase delay process on the difference signal from which the band equal to or higher than the predetermined frequency has been removed;
Mixing the left channel audio signal corrected in the correction step and the difference signal phase delayed in the phase delay step to generate a left channel surround signal;
Mixing the right channel audio signal corrected in the correction step and the difference signal phase delayed in the phase delay step to generate a right channel surround signal;
The left channel surround signal so that the combination of the left channel surround signal gain value and the right channel surround signal gain value is one of a plurality of preset gain value combinations. And adjusting the gain value of the right channel surround signal.
前記左チャンネルのオーディオ信号および前記右チャンネルのオーディオ信号における所定の第1の高周波数帯域の振幅を増幅するとともに、前記第1の高周波数帯域の位相を遅延する補正処理を行う補正ステップと、
前記補正ステップで補正処理された前記左チャンネルのオーディオ信号と前記右チャンネルのオーディオ信号との和信号に対して、音声帯域の補正処理を行う中音域補正ステップと、
前記補正ステップで補正処理された前記左チャンネルのオーディオ信号と前記右チャンネルのオーディオ信号との差信号における所定の周波数以上の帯域を除去するステップと、
前記所定の周波数以上の帯域が除去された前記差信号に対して位相遅延処理を行う位相遅延ステップと、
前記補正ステップで補正処理された前記左チャンネルのオーディオ信号と、前記中音域補正ステップで補正処理された前記和信号と、前記位相遅延ステップで位相遅延処理された前記差信号とを混合して、左チャンネルのサラウンド信号を生成するステップと、
前記補正ステップで補正処理された前記右チャンネルのオーディオ信号と、前記中音域補正ステップで補正処理された前記和信号と、前記位相遅延ステップで位相遅延処理された前記差信号とを混合して、右チャンネルのサラウンド信号を生成するステップと、
前記左チャンネルのサラウンド信号のゲイン値と前記右チャンネルのサラウンド信号のゲイン値との組み合わせが、予め設定された複数のゲイン値の組み合わせのうちの1つになるように、前記左チャンネルのサラウンド信号および前記右チャンネルのサラウンド信号のゲイン値を調節するとともに、前記左チャンネルのサラウンド信号および前記右チャンネルのサラウンド信号における、前記第1の高周波数帯域内の所定の第2の高周波数帯域を減衰するステップと
を含むことを特徴とするオーディオ信号処理方法。 An audio signal processing method for performing signal processing for obtaining a surround signal to be reproduced by a speaker to create a surround sound field on a supplied left channel audio signal and right channel audio signal,
A correction step of amplifying the amplitude of a predetermined first high frequency band in the left channel audio signal and the right channel audio signal and performing a correction process of delaying the phase of the first high frequency band;
A mid-range correction step of performing a correction process of a voice band on the sum signal of the left channel audio signal and the right channel audio signal corrected in the correction step;
Removing a band of a predetermined frequency or higher in a difference signal between the left channel audio signal and the right channel audio signal corrected in the correction step;
A phase delay step for performing a phase delay process on the difference signal from which the band equal to or higher than the predetermined frequency has been removed;
Mixing the left channel audio signal corrected in the correction step, the sum signal corrected in the midrange correction step, and the difference signal phase delayed in the phase delay step, Generating a surround signal for the left channel;
Mixing the right channel audio signal corrected in the correction step, the sum signal corrected in the midrange correction step, and the difference signal phase delayed in the phase delay step, Generating a right channel surround signal;
The left channel surround signal so that the combination of the left channel surround signal gain value and the right channel surround signal gain value is one of a plurality of preset gain value combinations. And adjusting the gain value of the right channel surround signal and attenuating a predetermined second high frequency band within the first high frequency band in the left channel surround signal and the right channel surround signal. An audio signal processing method comprising the steps of:
The correcting step amplifies the amplitude of the first high frequency band in the left channel audio signal and the right channel audio signal, and delays the phase of the first high frequency band by a predetermined phase delay amount. And further delaying the phase of the first high frequency band in the left-channel audio signal and the right-channel audio signal that have been amplified and phase-delayed by the predetermined phase delay amount. The audio signal processing method according to claim 4 or 5.
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WO2015192577A1 (en) * | 2014-06-18 | 2015-12-23 | 中兴通讯股份有限公司 | Method, device and terminal for improving sound quality of stereo sound |
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WO2015192577A1 (en) * | 2014-06-18 | 2015-12-23 | 中兴通讯股份有限公司 | Method, device and terminal for improving sound quality of stereo sound |
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