JP2009159020A - 信号処理装置、信号処理方法、プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮信号をデコードして得られる２チャンネルのオーディオ信号Ｌ，Ｒについて、差信号Ｌ−Ｒによるサラウンド信号を生成するとき、該サラウンド信号に生じる可能性のある歪み音の発生の防止を図る。
【解決手段】オーディオ信号の圧縮処理では、定位がセンター付近に集中しているところでより多くのデータが間引かれる。このためセンター音の集中する部分に同期してサラウンド成分に歪みが発生する可能性が高い。そこで、オーディオ信号Ｌ，Ｒからセンター信号（Ｌ＋Ｒ）とサラウンド信号を生成し、それらの相関性を検出することで、センター音が集中しサラウンド成分に歪みが発生していると推測される位置を特定する。この相関検出の結果に基づきサラウンド信号のレベルを減衰させることで、歪み音が聴取されないようにする。
【選択図】図３

Description

本発明は、オーディオ信号について信号処理を行う信号処理装置として、特に圧縮オーディオ信号をデコードして得られる２チャンネルのオーディオ信号の差分によりサラウンド信号を生成する場合において、サラウンド信号に発生する可能性のある歪み音の防止を図るための信号処理を行う信号処理装置とその方法、及びプログラムに関する。

２チャンネルのオーディオ信号、例えば左チャンネルの入力オーディオ信号Ｌと右チャンネルの入力オーディオ信号Ｒとから、リスナの前方中央に定位するセンター音と、いわゆるサラウンド音とを分離する手法として、簡易的に、上記左右チャンネルのオーディオ信号の和信号Ｌ＋Ｒと、差信号Ｌ−Ｒとを生成するパッシブマトリクス手法が広く用いられている。和信号Ｌ＋Ｒはセンター音、差信号Ｌ−Ｒがサラウンド音として分離される。

なお、関連する従来技術については下記特許文献を挙げることができる。
特開平１０−３３６７９８号公報

２チャンネルのオーディオ信号からサラウンド音を分離して音声出力を行う装置としては、例えばテレビジョン受像機を挙げることができる。この場合、テレビション受像機では、放送コンテンツとして受信された２チャンネルのオーディオ信号からサラウンド信号を分離し、該分離したサラウンド信号と上記２チャンネルのオーディオ信号とに基づく音声出力を行う。具体的に、左右２チャンネルのステレオスピーカを備えるテレビション受像機では、上記２チャンネルのオーディオ信号と上記サラウンド信号によるマルチチャンネル信号から２チャンネルのステレオ信号（バーチャルサラウンド信号）を生成する。そして、該２チャンネルのバーチャルサラウンド信号を、上記左右２チャンネルのスピーカを用いてそれぞれ出力する。
これにより、２チャンネルの入力からサラウンド再生を行うことができる。

ここで、テレビション放送として、例えば地上デジタル放送やＢＳデジタル放送などのデジタルテレビション放送においては、オーディオ信号を例えばＡＡＣ（Advanced Audio Coding）方式などで圧縮して送出するようにされている。すなわち、デジタル放送を受信するテレビション受像機では、このような圧縮オーディオ信号をデコードしてオーディオ再生を行うことになる。

このとき、上記ＡＡＣなどオーディオ信号の圧縮処理では、人の聴感特性を利用してデータを間引くようにされている。例えば、不可聴帯域における量子化ビット数の割り当てを削減するなどの手法が採られている。また、特に定位がセンター付近に集中しているところでは、ブロック単位で粗く量子化するということが行われている。

ここで、上記のようにして定位がセンター付近に集中するところで量子化が粗く行われるということは、Ｌ−Ｒの差信号として得られるサラウンド信号としては、ブロック単位で間欠的に抜けた信号となってしまうことになる。このため、圧縮信号をデコード後、Ｌ−Ｒによるサラウンド信号を生成した場合、特に定位がセンターに集中する部分で特有のノイズ音が発生してしまうという問題が生じる。
特にサラウンド音のレベルを上げたり、フロント側のレベルを絞るなど、相対的にサラウンド音を強調する場合には、フロント音によるマスキング効果が薄れ、上記歪み音が目だってくる。
また、圧縮信号は高圧縮率であるほどデータの間引き率は大きいものとなるので、入力信号が高圧縮である場合ほど上記歪みの発生が顕著となってしまう。

そこで、本発明では以上のような問題点に鑑み、信号処理装置として以下のように構成することとした。
すなわち、２チャンネルのオーディオ信号の和信号を生成する和信号生成部と、上記２チャンネルのオーディオ信号の差信号を生成する差信号生成部とを備える。
また、上記差信号のレベルを減衰可能に構成された差信号減衰部を備える。
また、上記和信号と上記差信号との相関性を検出する相関検出部と、上記相関検出部による検出結果に基づき、上記差信号減衰部による減衰動作を制御する減衰制御部とを備えるものである。

ここで、先にも述べたようにオーディオ信号の圧縮処理では、定位がセンター付近に集中しているところでより多くのデータが間引かれる。このためセンター音の集中する部分に同期してサラウンド成分に歪みが発生する可能性が高い。そこで本発明では、和信号（センター信号）と差信号（サラウンド信号）を生成し、それらの相関性を検出することで、このようにセンター音が集中しサラウンド成分に歪みが発生していると推測される位置を特定するものとしている。そして、この相関検出の結果に基づき、サラウンド信号のレベルを減衰させるようにしている。

上記本発明によれば、２チャンネルのオーディオ信号として、圧縮信号をデコードした信号を再生した場合においても、サラウンド信号の歪みの発生箇所を推測し、その結果に基づいてサラウンド信号を減衰させることができる。すなわち、歪み音が聴取されないようにそのレベルを低減することができる。
これにより、圧縮オーディオ信号をデコードして得られる２チャンネルのオーディオ信号についてサラウンド再生を行う場合にも、非圧縮信号についてサラウンド再生を行う場合と同様のサラウンド再生を行うことができる。

以下、発明を実施するための最良の形態（以下実施の形態とする）について説明していく。

［テレビション受像機の構成］

図１は、本発明の一実施形態としての信号処理装置を備えて構成される、テレビジョン受像機１の内部構成を示したブロック図である。
このテレビション受像機１は、地上デジタル放送、ＢＳデジタル放送などのデジタルテレビション放送を受信可能に構成される。なお、本発明はオーディオ信号処理に関するものであり、従ってテレビション受像機１における映像表示系の構成については図示は省略している。映像表示系については実際の実施形態に応じて適宜適切な構成が選択されればよく、ここで特に限定はしない。

図１において、テレビション受像機１は、アンテナ接続端子ＴACを備え、放送信号は外部のアンテナ１００から当該アンテナ接続端子ＴACを介してテレビション受像機１に入力される。
上記アンテナ接続端子ＴACを介して入力された放送信号は、チューナ部２に入力される。
チューナ部２は、後述するコントローラ１０からの選局情報に応じたキャリアを受信すると共に、受信放送波の種類に応じた所定の復調処理、例えば地上デジタル放送であればＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）変調処理を行うことで、選局指示された放送局の放送コンテンツの含まれるトランスポートストリーム（ＴＳ）を得る。

デマルチプレクサ３は、上記チューナ部２にて取得されたＴＳ内から目的とする１つのプログラム（つまり選局指示された放送局が放送する番組）についてのＴＳパケットとして、ＭＰＥＧ−２（Moving Pictures Experts Group-2）方式により圧縮されたビデオデータのＴＳパケットとオーディオデータのＴＳパケットを得る。
ここで、デジタル放送において、オーディオ信号の圧縮はＭＰＥＧ−２ ＡＡＣ（Advanced Audio Coding）方式により行われる。
また、デマルチプレクサ３は、上記ＴＳ内から番組表情報などの各種の付加情報を抽出しコントローラ１０に供給する。

デマルチプレクサ３にて得られた圧縮ビデオデータは、図示されないビデオデコーダにてデコードされ、映像信号処理部にて所要の映像信号処理が施された後、例えば液晶パネルなどによる表示部上に表示されることになる。
一方、デマルチプレクサ３で得られた圧縮オーディオデータ（ＡＡＣ圧縮オーディオデータ）は、オーディオデコーダ４に対して供給される。

オーディオデコーダ４は、上記圧縮オーディオデータをデコードしてデジタルオーディオ信号を得る。ここで、この場合において、上記圧縮オーディオデータとしては、左右の２チャンネルのオーディオ信号について圧縮処理を施したものであるとし、オーディオデコーダ４からは、図示するように左チャンネルのオーディオ信号Ｌと右チャンネルのオーディオ信号Ｒとが出力される。

オーディオデコーダ４から出力された左チャンネルオーディオ信号Ｌ、右チャンネルオーディオ信号Ｒは、サラウンド信号生成処理部５に入力される。
サラウンド信号生成処理部５は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）で構成され、図中メモリ９内に格納されたプログラムに基づき、入力される２チャンネルのオーディオ信号Ｌ，Ｒに対する信号処理を行う。
このサラウンド信号生成処理部５では、上記２チャンネルのオーディオ信号Ｌ，Ｒに基づき、サラウンド信号を生成するようにされる。また、特に本実施の形態の場合、このサラウンド信号生成処理部５では、メモリ９内に格納される信号処理プログラム９ａに基づき、上記サラウンド信号に生じる歪み音の低減のための信号処理も行うようにされる。
なお、サラウンド信号生成処理部５が行う本実施の形態としての信号処理の内容については後述する。

上記サラウンド信号生成処理部５から出力される２チャンネルのオーディオ信号Ｌ，Ｒ、及びサラウンド信号Ｓは、２ｃｈバーチャルサラウンド信号生成部６に供給される。
２ｃｈバーチャルサラウンド信号生成部６は、上記２チャンネルのオーディオ信号Ｌ，Ｒ及びサラウンド信号Ｓによるマルチチャンネルのオーディオ信号から、左右２チャンネルのスピーカＳＰ-L、ＳＰ-Rによりバーチャルサラウンド再生を行うための、左右２チャンネルのバーチャルサラウンド信号Ｌ-vs、Ｒ-vsを生成する。

２ｃｈバーチャルサラウンド信号生成部６で生成された左チャンネルのバーチャルサラウンド信号Ｌ-vsは、Ｄ／Ａコンバータ７Ｌでアナログ信号に変換され、アンプ８Ｌで増幅された後、左チャンネルのスピーカＳＰ-Lによって音声出力される。
また、２ｃｈバーチャルサラウンド信号生成部６で生成された右チャンネルのバーチャルサラウンド信号Ｒ-vsは、Ｄ／Ａコンバータ７Ｒでアナログ信号に変換されアンプ８Ｒで増幅された後、右チャンネルのスピーカＳＰ-Rによって音声出力される。

コントローラ１０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、不揮発性メモリなどを備えて構成され、例えば上記ＲＯＭに格納されたプログラムに基づく演算処理、制御処理を実行することで、テレビション受像機１の全体制御を行う。
コントローラ１０に対しては、図示するようにして操作入力部１１が接続される。操作入力部１１には、テレビション受像機１の筐体外部に表出するようにして設けられた図示されない各種操作子が設けられる。操作入力部１１は、これら各操作子ごとの操作入力情報をコントローラ１０に対して供給する。
或いは、操作入力部１１としては、図示されないリモートコントローラからの送出信号を操作入力情報として受信し、これをコントローラ１０に供給する構成とすることもできる。
コントローラ１０は、操作入力部１１からの操作入力情報に基づく演算処理や各部の制御処理を行う。これにより、テレビション受像機１においてユーザの指示に応じた動作が実行されるようになっている。
例えば、操作入力部１１から所定の放送チャンネルの選局を指示する操作入力が行われた場合、コントローラ１０は、指示された放送チャンネルを指定した選局情報をチューナ部２に与えることで、選局動作を実行させる。これによりテレビション受像機１において、ユーザ指示に応じたチャンネル選局動作が実行される。

また、特に本実施の形態のテレビション受像機１では、上述のようにしてサラウンド再生が可能とされることに対応して、ユーザ操作に基づきフロント側のチャンネル（Ｌ，Ｒ）とリア側のチャンネル（Ｓ）のゲインバランス調整を行うことが可能とされている。
フロント側／リア側のゲインは、デフォルトでは１：１が設定されるが、操作入力部１１１からの操作入力によりゲインバランスの調整が指示された場合、該操作入力に基づくフロント側のゲインとリア側のゲインを、図示するフロントゲイン指示信号、リアゲイン指示信号によりサラウンド信号生成処理部５に対して指示する。
後述するように、サラウンド信号生成処理部５では、上記フロントゲイン指示信号に基づき左チャンネルオーディオ信号Ｌ、右チャンネルオーディオ信号Ｒとしてのフロント側チャンネルのゲインを調整し、また上記リアゲイン指示信号に基づきサラウンド信号Ｓとしてのリア側チャンネルのゲインを調整するようにされる。

[サラウンド信号生成処理部]

図２は、ＤＳＰによるサラウンド信号生成処理部５のデジタル信号処理によって実現される各機能動作をブロック化して示した図である。
なお、以下では便宜上、各機能ブロックをハードウエアとして扱うようにして説明を行うが、各機能ブロックとしての機能動作は、ＤＳＰとしてのサラウンド信号生成処理部５がメモリ９内の信号処理プログラム９ａに基づくデジタル信号処理を行うことで実現されるものである。

図２において、サラウンド信号生成処理部５内には、図１に示したオーディオデコーダ４からの２チャンネルのオーディオ信号Ｌ、Ｒに基づきサラウンド信号Ｓを生成するサラウンド信号生成部２０と、上記２チャンネルのオーディオ信号Ｌ，Ｒと上記サラウンド信号Ｓについて、先に説明したフロントゲイン指示信号とリアゲイン指示信号に基づくゲイン調整を行うことでフロント側／リア側のゲインバランス調整を行うフロント／リアバランス調整部２１と、上記２チャンネルのオーディオ信号Ｌ、Ｒに基づき歪み音の発生するタイミングを検出する歪み発生タイミング検出部２４と、サラウンド信号Ｓのレベルを減衰するアッテネート部２２と、上記歪み発生タイミング検出部２４による検出結果として得られるアッテネートタイミング指示信号と上記フロントゲイン指示信号・リアゲイン指示信号とに基づき上記アッテネート部２２のアッテネートレベルを指示するためのアッテネート信号ＡＴを生成するアッテネート信号生成部２３とが設けられる。

上記サラウンド信号生成部２０は、上記２チャンネルのオーディオ信号Ｌ，Ｒの差信号（Ｌ−Ｒ）をサラウンド信号Ｓとして求める。
なお、実際においては、このように差信号Ｌ−Ｒとして得られるサラウンド信号Ｓに対して例えば０．５〜０．７程度のゲインを与えるということが行われている。その場合、例えばサラウンド信号生成部２０内に乗算部を設け、生成した差信号（Ｌ−Ｒ）に対し上記０．５〜０．７程度のゲインを与えるように構成すればよい。

また、フロント／リアバランス調整部２１は、左チャンネルオーディオ信号Ｌを入力する乗算部２１Ｌと、右チャンネルオーディオ信号Ｒを入力する乗算部２１Ｒと、上記サラウンド信号Ｓを入力する乗算部２１Ｓとを備える。乗算部２１Ｌ、乗算部２１Ｒは、コントローラ１０からのフロントゲイン指示信号により指示されるゲインを、上記のようにして入力される左チャンネルオーディオ信号Ｌ、右チャンネルオーディオ信号Ｒに与える。乗算部２１Ｌによりゲインが与えられた左チャンネルオーディオ信号Ｌ、乗算部２１Ｒによりゲインが与えられた右チャンネルオーディオ信号Ｒは、それぞれ図１に示した２ｃｈバーチャルサラウンド信号生成部６に供給される。
また、乗算部２１Ｓは、上記サラウンド信号Ｓに対して、コントローラ１０からのリアゲイン指示信号により指示されるゲインを与える。乗算部２１Ｓによりゲインが与えられたサラウンド信号Ｓは、後述するアッテネート部２２に対して供給される。

歪み発生タイミング検出部２４は、後の図３にて説明する各機能動作によって、サラウンド信号Ｓにおける歪み発生タイミングを検出する。

アッテネート信号生成部２３は、アッテネート部２２におけるサラウンド信号Ｓの減衰動作を制御するためのアッテネート信号ＡＴを生成する。このアッテネート信号ＡＴとしては、上記アッテネートタイミング指示信号が示すタイミングで、上記フロントゲイン指示信号・リアゲイン指示信号に基づくアッテネートレベルが得られるようにして生成する。なお、このアッテネート信号生成部２３としての具体的な動作についても後述する。

アッテネート部２２は、乗算部２２ａを備え、該乗算部２２ａにおいて、上記乗算部２１Ｓを介して入力されるサラウンド信号Ｓを上記アッテネート信号ＡＴに応じたレベルによりアッテネートする。アッテネート後のサラウンド信号Ｓは図１に示した２ｃｈバーチャルサラウンド信号生成部６に対して供給される。

［歪み発生タイミング検出部］

ここで、歪み音の発生原因は、オーディオ信号の圧縮処理の段階で定位がセンター付近に集中する場合に量子化が粗く行われてしまうことによって、サラウンド成分が大きく間引かれてしまう点にある。
通常、歪み成分はセンター音に対して小さいので、定位がセンターに集中する場合は、歪み成分がセンター成分によってマスキングされる可能性が高く、歪み音が聴取されてしまう可能性はそれほど高くはない。しかしながら、本例のように、フロント／リアのゲインバランスを調整できる場合には、サラウンド音（リア）のレベルを上げたり、フロント側のレベルを絞った時、それまでフロント音によってマスキングされていた歪み音が目だってきてしまう。

これまでの説明からも理解されるように、本実施の形態は、上記サラウンド音に生じる歪み音がユーザに聴取されてしまうことの防止を図るために、サラウンド成分に歪みが発生していると推測されるタイミングを検出し、そのタイミングにてサラウンド成分をアッテネートするという手法を採るものである。
この際、サラウンド成分に歪みが生じているか否かを判定するにあたっては、センター成分が集中しているか否かを見ることが考えられる。但し、センター成分が集中していても、サラウンド成分に歪みが生じていない場合もあり得る。本実施の形態では、歪み発生位置の検出精度の向上を図るため、単にセンター成分が集中している部分を検出するのではなく、実際にセンター成分とサラウンド成分との相関性を見ることで、歪み発生タイミングの検出を行うものとしている。すなわち、先の図２に示した歪み発生タイミング検出部２４では、このようなセンター成分とサラウンド成分との相関性の検出結果に基づき、サラウンド信号Ｓの歪み発生タイミングを検出する。

図３は、上記歪み発生タイミング検出部２４としての機能動作をブロック化して示した図である。
図示するようにして、歪み発生タイミング検出部２４には、ＨＰＦ（High Pass Filter）３０Ｌ,３０Ｒ、センター・サラウンド成分生成部３１、乗算部３２、エンベロープ検出部３３Ｃ,３３Ｓ、相関性検出部３４が設けられる。

ここで、オーディオ信号の圧縮処理では、聴感感度の低い高域は高く圧縮され、高域に大きな信号成分があるところではサラウンド信号Ｓに多くの歪みが発生する。そこで、本実施の形態では、ＨＰＦ３０を設け、歪みの多く発生する高域信号成分のみを対象とした相関性検出を行うものとしている。

具体的に、ＨＰＦ３０としては、左チャンネルオーディオ信号Ｌを入力するＨＰＦ３０Ｌと、右チャンネルオーディオ信号Ｒを入力するＨＰＦ３０Ｒを備える。これらＨＰＦ３０Ｌ、３０Ｒでは、入力オーディオ信号の所定周波数以上の帯域の信号を抽出する。

センター・サラウンド成分生成部３１は、上記ＨＰＦ３０Ｌを介した左チャンネルオーディオ信号Ｌ、上記ＨＰＦ３０Ｒを介した右チャンネルオーディオ信号Ｒを入力し、センター信号Ｃ、サラウンド信号Ｓを生成する。センター信号Ｃは上記左チャンネルオーディオ信号Ｌと上記左チャンネルオーディオ信号Ｒの和信号（Ｌ＋Ｒ）により求め、サラウンド信号Ｓは差信号（Ｌ−Ｒ）により求める。

センター・サラウンド成分生成部３１により生成されたセンター信号Ｃはエンベロープ検出部３３Ｃに供給され、またサラウンド信号Ｓは、乗算部３２にて所定のゲインが与えられた後、エンベロープ検出部３３Ｓに供給される。

ここで、通常、歪み成分はセンター成分に対してそのレベルが小さいので、サラウンド信号Ｓに対しては乗算部３２によって所定のゲインを乗じ、サラウンド信号Ｓ・センター信号Ｃのレベルを揃えるようにしておく。すなわち、同じ入力信号から生成したサラウンド信号Ｓ、センター信号Ｃには、一定の比によるレベル差が生じるものとなるので、このレベル差がキャンセルされるように、上記一定の比に基づくゲインをサラウンド信号Ｓ側に与えるものである。
このようにすることで、実際に歪みが発生した場合に、双方の信号に同じ位置で同じレベルの振幅が得られるようにすることができる。

エンベロープ検出部３３Ｃは、上記センター信号Ｃのエンベロープを検出する。また、エンベロープ検出部３３Ｓは、上記乗算部３２を介して得られるサラウンド信号Ｓのエンベロープを検出する。

相関検出部３４は、上記エンベロープ検出部３３Ｃ、エンベロープ検出部３３Ｓからの出力に基づき、センター信号Ｃとサラウンド信号Ｓとの相関性を検出した結果に基づき、歪み発生タイミングを表すアッテネート指示信号を生成する。
ここで、上述もしたように、サラウンド信号Ｓには所定のゲインが与えられることで、サラウンド信号Ｓに歪みが発生した場合には、サラウンド信号Ｓとセンター信号Ｃとで同じ位置に同じレベルの振幅が得られるようになっている。そこで、相関検出部３４では、入力されるセンター信号Ｃ（エンベロープ）とサラウンド信号Ｓ（エンベロープ）の双方の信号のほぼ同じ位置にほぼ同レベルで振幅が得られる部分を検出することで、センター／サラウンドの相関検出を行う。

具体的に、相関検出部３４は、図示するようにして共通成分・差分成分検出部３５と判定部３６とを備えるものとなっている。
上記共通成分・差分成分検出部３５は、上記エンベロープ検出部３３Ｃ,３３Ｓから供給される各エンベロープ波形に基づき、センター信号Ｃとサラウンド信号Ｓの共通成分と差分成分を検出する。共通成分としては、センター信号Ｃ、サラウンド信号Ｓの各エンベロープ波形の重なる部分を検出する。また、差分成分としては各エンベロープ波形が重ならない部分を検出する。

判定部３６は、上記共通成分と上記差分成分とに基づき、歪みが発生していると推測される状態であるか否かの判定を行う。そして、この判定結果を表す信号として、歪みが発生しているとした場合にはＨ（High）レベル、歪みが発生していないとされた場合にはＬ（Low）レベルとなる信号を出力する。つまり、この出力信号が、歪み発生タイミング（すなわちアッテネートすべきタイミング）を示すアッテネートタイミング指示信号となる。

具体的に、上記判定部３６では、先ず、上記共通成分から上記差分成分を差し引いて「共通−差分」による差分値を計算する。そして、該差分値が予め定められた所定の閾値ｔｈよりも大であるか否かを判別する。上記差分値が上記閾値ｔｈより大であると判別される場合は、センター信号Ｃとサラウンド信号Ｓとの相関性が高いとして、歪みが発生しているとの判定結果を得る。一方、上記差分値が上記閾値ｔｈより大ではないと判別される場合は、センター信号Ｃとサラウンド信号Ｓとの相関性は高くないとして、歪みが発生していないとの判定結果を得る。

ここで、上記歪み発生タイミング検出部２４における各機能ブロックの動作を、次の図４、図５に示す波形図を用いて確認しておく。
先ず、図４（ａ）は、ＨＰＦ３０通過後の左チャンネルオーディオ信号Ｌ、右チャンネルオーディオ信号Ｒの波形を示している。
これらＨＰＦ３０通過後のオーディオ信号Ｌ，Ｒに基づき、センター・サラウンド成分生成部３１にて、次の図４（ｂ）に示されるようにしてセンター信号Ｃとサラウンド信号Ｓが生成される。ここで、図４（ｂ）では、歪みが生じている場合のサラウンド信号Ｓの信号波形を示している。

そして、乗算部３２においてサラウンド信号Ｓ側が増幅された後（図４（ｃ））、エンベロープ検出部３３Ｃ、３３Ｓによってセンター信号Ｃ、サラウンド信号Ｓのエンベロープが検出される（図４（ｄ））

この図４（ｄ）に示すようなセンター信号Ｃ、サラウンド信号Ｓのエンベロープ波形に基づき、共通成分・差分成分検出部３５では、次の図５（ａ）に示されるようにして各信号の共通成分と差分成分とが検出される。
その上で、判定部３６では、このように検出された共通成分と差分成分とについて、図５（ｂ）に示されるような「共通−差分」による差分値が求められ、該差分値と閾値ｔｈとに基づき、先に説明した差分値＞ｔｈであるか否かの判別に基づく判定動作が行われる。そして、該判定動作の結果として、図５（ｃ）に示すようなアッテネートタイミング指示信号が生成・出力される。

［アッテネート信号生成部］

上記により説明した歪み発生タイミング検出部２４による検出結果としてのアッテネートタイミング指示信号は、図２に示したアッテネート信号生成部２３に供給される。
上述もしたように、アッテネート信号生成部２３は、上記アッテネートタイミング指示信号と、図１に示したコントローラ１０より供給されるフロントゲイン指示信号・リアゲイン指示信号とに基づき、アッテネート部２２におけるアッテネートレベルを指示するためのアッテネート信号ＡＴを生成する。
具体的に、アッテネート信号生成部２３では、上記アッテネートタイミング指示信号がＬのときは例えばアッテネートレベル＝０（つまりゲイン＝１．０）、Ｈのときは上記ゲイン指示信号が示すフロント側のゲイン値とリア側のゲイン値とに基づき決定したアッテネートレベルを指示するアッテネート信号ＡＴを生成する。

このようにして生成されるアッテネート信号ＡＴによってアッテネート部５０の減衰動作が制御されることで、サラウンド信号Ｓは、歪みが生じているとされた状態でのみ、フロント／リアのゲイン値に応じて決定されたアッテネートレベルでアッテネートされることになる。

ここで、ゲインバランスとしてフロント側に重みを持たせるほど、リア側のサラウンド信号Ｓのレベルは相対的に小さくなる。逆にリア側に重みを持たせるほど、サラウンド信号Ｓのレベルとしても相対的に大きくなる。
従って、上記アッテネート信号生成部２３では、上記ゲイン指示信号が示すフロント側のゲイン値とリア側のゲイン値とに基づき、フロント側に対するリア側の重みが小さいほどアッテネートレベルとしてより小さな値を決定し、またフロント側に対するリア側の重みが大きいほどアッテネートレベルとしてもより大きな値を決定する。
これによって、フロント／リアのゲインバランスが調整可能とされる場合に対応して、調整されたフロント／リアのゲインバランスに応じた適切なレベルによるアッテネーションを行うことができる。

［まとめ］

以上のようにして、本実施の形態のサラウンド信号生成処理部５によれば、圧縮信号をデコードして得られる２チャンネルのオーディオ信号Ｌ，Ｒからサラウンド信号Ｓを生成してサラウンド再生を行う場合において、サラウンド信号Ｓの歪み発生位置を検出し、その検出タイミングにてサラウンド信号Ｓのレベルを減衰させることで、歪み音が聴取されないようにサラウンド再生を行うことができる。

また、本実施の形態では、センター信号Ｃとサラウンド信号Ｓの相関性の検出にあたり、各信号についての共通成分と共に、差分成分も考慮した検出を行うものとしている。このように共通成分のみでなく差分成分も考慮した相関性検出としたことで、歪み発生位置の検出をより高精度に行うことができる。例えば仮に、共通成分のみを求めた場合には、センター信号Ｃとサラウンド信号Ｓとについて、同じ位置に同期して振幅が得られているか否かについての指標は得ることができるが、それらの振幅レベルが同じであるか否かについての指標が得ることができない。これに対し、差分成分も求めて相関性検出を行う本例の場合には、位置の同一性（相関性）に加え、さらにレベルの同一性についても判定基準に加えることができ、より正確な相関性検出を行うことができる。

［変形例］

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明としてはこれまでに説明した具体例に限定されるべきものではない。
例えば、これまでの説明においては、アッテネート部２２によるアッテネーションは、サラウンド信号Ｓの全帯域について行う場合を例示したが、例えば次の図６に示されるように、アッテネーションはサラウンド信号Ｓの高域成分を対象としてのみ行うように構成することもできる。

この図６に示される可変アッテネータ４０においては、フロント／リアバランス調整部２１における乗算部２１Ｓを介したサラウンド信号Ｓが、減算部４１に入力されると共に、分岐して、ＨＰＦ４３にも供給される。ＨＰＦ４３では、入力されるサラウンド信号Ｓの所定周波数以上の帯域の信号（高域信号）を抽出する。
ＨＰＦ４３により抽出された上記サラウンド信号Ｓの高域信号（以下、高域サラウンド信号とする）は、上記減算部４１に供給される。減算部４１は、上記入力されるサラウンド信号Ｓから上記高域サラウンド信号を減算する。減算部４１による減算結果は加算部４２に供給される。

また、上記ＨＰＦ４３によって抽出された高域サラウンド信号は、乗算部４４に供給され、ここでアッテネート信号ＡＴのレベルに応じてアッテネートされる。アッテネート後の高域サラウンド信号は、上記加算部４２に供給される。
加算部４２は、上記減算部４１の減算結果と上記アッテネート後の高域サラウンド信号とを加算する。この加算部４２による加算結果が、アッテネート部４０の出力となる。

このような構成とすることで、サラウンド信号Ｓの高域成分のみを対象としたアッテネーションを行うことができる。
先にも述べたように、圧縮処理では聴感感度の低い高域でより大きくデータが間引かれるため、歪みは高域にいくほど多く発生しやすい。このことから、高域側（中高域とすることもできる）のみを対象としてアッテネーションをかけることで、不要な帯域にまでアッテネーションがかかることの防止を図り、より自然なアッテネーション処理を実現できる。

ここで、このようにサラウンド信号Ｓの高域成分のみをアッテネートした場合であっても、サラウンド信号Ｓの全体的なレベルは低下する。そこで、エネルギー感の減衰の軽減を図るために、歪み成分の少ない低域側の成分を高域側のアッテネートレベルに応じてブーストすることによって、より自然なサラウンド感が得られるようにすることもできる。
図７は、このように低域側をブーストする場合に対応したアッテネート部５０の構成を示している。

図７において、アッテネート部５０としては、先の図６のアッテネート部４０の構成に対し、乗算部５１と高域／低域レベル調整部５２を追加した点が異なる。乗算部５１は、減算部４１と加算部４２との間に挿入されるようにして設けられる。
この場合、高域／低域レベル調整部５２は、アッテネート信号ＡＴに基づくアッテネートレベルを乗算部４４に指示すると共に、該アッテネートレベルに応じて決定したブーストレベルを、上記乗算部５１に指示する。
ここで、確認のために述べておくと、上記乗算部５１には、減算部４１より、サラウンド信号Ｓから高域サラウンド信号が減算された信号が入力される。よって、上記ブーストレベルが指示されることに応じ、サラウンド信号Ｓの低域成分に対しては、高域成分のアッテネートレベルに応じたレベルによるブーストが行われるものである。

また、これまでの説明では、本発明の信号処理が、ＤＳＰによるデジタル信号処理によって実現される場合を例示したが、例えば先に図示により説明した各機能ブロックをハードウエアで構成するなどして、本発明の信号処理をハードウエア構成により実現することもできる。

また、これまでの説明では、サラウンド再生にあたってのフロント側で扱う信号として、左チャンネルオーディオ信号Ｌ，右チャンネルオーディオ信号Ｒのみを生成・出力する場合を例示したが、これら左右のオーディオ信号Ｌ，Ｒの和信号として生成したセンター信号Ｃも併せてフロント側信号として出力するように構成することもできる。
また、サラウンド信号Ｓとしては１チャンネル分のみを生成・出力するものとしたが、生成したサラウンド信号Ｓに基づき複数チャンネルのサラウンド信号を生成・出力するように構成することもできる。
その場合、アッテネーションは、上記複数チャンネルのサラウンド信号の個々に対して行うものとすればよい。或いは、アッテネート後のサラウンド信号Ｓから上記複数チャンネルのサラウンド信号を生成するものとしてもよい。

また、これまでの説明では、左チャンネルオーディオ信号Ｌ、右チャンネルオーディオ信号Ｒ、及びサラウンド信号Ｓを含むマルチチャンネルのオーディオ信号を２チャンネルのバーチャルサラウンド信号に変換し、最終的に左右２チャンネルのスピーカＳＰ-L、ＳＰ-Rからそれぞれ出力する場合を例に説明を行ったが、マルチチャンネルのオーディオ信号をマルチチャンネルのスピーカでそれぞれ出力する場合であっても本発明は好適に適用できる。

また、これまでの説明では、相関検出として共通成分と差分成分との双方に基づく検出を行うものとしたが、もちろん、共通成分の大きさのみに基づいて相関性の有無を判定するように構成することもできる。

また、これまでの説明では、本発明の信号処理手法をテレビジョン受像機のオーディオ信号再生系に適用する場合を例示したが、本発明としては、圧縮信号をデコードして得られる２チャンネルのオーディオ信号からサラウンド信号を生成してサラウンド再生を行う装置に対して好適に適用することができる。

また、これまでの説明からも理解されるように、本発明としては、圧縮オーディオ信号をデコードして得られる２チャンネルのオーディオ信号からサラウンド信号を生成してサラウンド再生を行う場合において、サラウンド信号に生じる歪み音を低減することで、ノイズ感を低減したサラウンド音が提供できるようにすることを目的とするものである。
ここで、入力オーディオ信号が非圧縮オーディオ信号である場合には、サラウンド信号に歪みは発生しないので、本発明としての信号処理を行う必要はない。しかしながら、例えばデジタルテレビジョン放送以外のコンテンツについて再生出力することを考えた場合、圧縮信号と非圧縮信号との双方に対応して再生出力を行うこともあり得る。
理想的には、信号に付随するメタデータ等の付加情報によって、入力信号が圧縮デコード後の信号であるとされた場合にのみ本発明の信号処理を行い、非圧縮の信号の場合にはサラウンド信号をアッテネートしない（ゲイン＝１．０）ように切り替えることが望ましい。しかしながら、このような付加情報が得られない場合もあり、その場合には、非圧縮の信号に対しても本発明の信号処理が行われることになる。但し、非圧縮信号に対して本発明の処理をかけた場合、サラウンド信号に歪みは発生しないため、センター信号とサラウンド信号の相関性は低く、歪み発生タイミングは検出されにくい。また、仮に歪み以外の成分に反応して歪み発生タイミングが誤検出された場合でも、もともとセンター信号があり、これによってマスキングされる部分なので、アッテネーションによる影響は目立ちにくい。従って、本発明の処理は、圧縮デコード信号と非圧縮信号とについて切り換えを行う構成を付加せずとも、特に音質劣化等の問題は生じないものである。

また、圧縮によるデータの間引き率は、高圧縮になるほど大きくなる。この点から、サラウンド信号のアッテネートレベルは、入力信号の圧縮率（データレート）に応じて決定することもできる。
例えばＡＡＣなど一般的なオーディオ圧縮方式による圧縮データには、そのデータレートの情報（例えば５１２ｋbpsや２５６ｋbpsなど）が付加される。従って、このレート情報を取得し、その値に応じてアッテネートレベルを決定する。具体的には、データレートの値が小さいほど（つまり高圧縮率なほど）アッテネートレベルが大きくなるようする。
これにより、高圧縮によって大きくデータが間引かれたことに伴いサラウンド信号に大きな歪み音が生じるような場合に対応して、適正なレベルによるアッテネーションを行うことができる。

本発明の実施の形態の信号処理装置を備えたテレビジョン受像機の内部構成を示すブロック図である。 実施の形態の信号処理装置で行われる各機能動作をブロック化して示した図である。 実施の形態の信号処理装置で行われる機能動作として、主に歪み発生タイミングの検出に係る機能動作についてブロック化して示した図である。 実施の形態の信号処理装置の各機能動作に伴う信号波形変化の様子について示した図である。 同じく、実施の形態の信号処理装置の各機能動作に伴う信号波形変化の様子について示した図である。 減衰部の変形例について説明するための図である。 減衰部の他の変形例について説明するための図である。

符号の説明

１ デジタルテレビジョン受像機、２ チューナ部、３ デマルチプレクサ、４ オーディオデコーダ、５ サラウンド信号生成処理部、６ ２ｃｈバーチャルサラウンド信号生成部、７Ｌ,７Ｒ Ｄ／Ａコンバータ、８Ｌ,８Ｒ アンプ、ＳＰ-L,ＳＰ-R スピーカ、９ メモリ、９ａ 信号処理プログラム、１０ コントローラ、１１ 操作入力部、２０ サラウンド信号生成部、２１ フロント／リアバランス調整部、２１Ｌ,２１Ｒ,２１Ｓ,２２ａ,３２,４４,５１ 乗算部、２２,４０,５０ アッテネート部、２３ アッテネート信号生成部、２４ 歪み発生タイミング検出部、３０Ｌ,３０Ｒ ＨＰＦ、３１ センター・サラウンド成分生成部、３３Ｃ,３３Ｓ エンベロープ検出部、３４ 相関検出部、３５ 共通成分・差分成分検出部、３６ 判定部、５２ 高域／低域レベル調整部

Claims (11)

1. ２チャンネルのオーディオ信号の和信号を生成する和信号生成部と、
   上記２チャンネルのオーディオ信号の差信号を生成する差信号生成部と、
   上記差信号のレベルを減衰可能に構成された差信号減衰部と、
   上記和信号と上記差信号との相関性を検出する相関検出部と、
   上記相関検出部による検出結果に基づき、上記差信号減衰部による減衰動作を制御する減衰制御部と、
   を備えることを特徴とする信号処理装置。
2. 上記差信号生成部により生成された上記差信号を所定ゲインにより増幅する増幅部をさらに備えると共に、
   上記相関検出部は、
   上記相関性の検出として、上記和信号と上記増幅部により増幅された上記差信号との共通成分を検出する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の信号処理装置。
3. 上記相関検出部は、
   上記和信号と上記増幅部により増幅された上記差信号とについて、それらの共通成分と差分成分とを検出する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の信号処理装置。
4. 上記和信号生成部及び上記差信号生成部に対して入力される上記２チャンネルのオーディオ信号の所定周波数以上の高域信号を抽出する高域通過フィルタ部をさらに備える、
   ことを特徴とする請求項３に記載の信号処理装置。
5. 上記２チャンネルのオーディオ信号、または上記２チャンネルのオーディオ信号に基づいて生成されるフロント側チャンネルの信号と、上記差信号としてのリア側チャンネルの信号のゲインバランスを指示値に応じて調整するゲインバランス調整部をさらに備える、
   ことを特徴とする請求項４に記載の信号処理装置。
6. 上記減衰制御部は、
   上記ゲインバランス調整部に指示されるフロント側／リア側のゲイン値に応じたレベルによる減衰動作が行われるように上記差信号減衰部を制御する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の信号処理装置。
7. 上記差信号減衰部は、
   上記差信号生成部により生成された上記差信号を低域信号と高域信号とに分離し、上記高域信号についてのみ減衰動作を行う、
   ことを特徴とする請求項６に記載の信号処理装置。
8. 上記差信号減衰部は、
   上記差信号の低域信号を、上記高域信号の減衰レベルに応じたレベルでブーストする、
   ことを特徴とする請求項７に記載の信号処理装置。
9. 上記相関検出部は、
   上記相関性として、上記共通成分と上記差分成分との差の値を検出する、
   ことを特徴とする請求項８に記載の信号処理装置。
10. ２チャンネルのオーディオ信号の和信号を生成する和信号生成手順と、
    上記２チャンネルのオーディオ信号の差信号を生成する差信号生成手順と、
    上記和信号と上記差信号との相関性を検出する相関検出手順と、
    上記相関検出手順による検出結果に基づき、上記差信号を減衰する差信号減衰手順と、
    を備えることを特徴とする信号処理方法。
11. ２チャンネルのオーディオ信号を入力して処理する信号処理装置において実行されるべきプログラムであって、
    上記２チャンネルのオーディオ信号の和信号を生成する和信号生成処理と、
    上記２チャンネルのオーディオ信号の差信号を生成する差信号生成処理と、
    上記和信号と上記差信号との相関性を検出する相関検出処理と、
    上記相関検出処理による検出結果に基づき、上記差信号を減衰する差信号減衰処理と、
    を上記信号処理装置に実行させることを特徴とするプログラム。

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