JP2013126116A - オーディオ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】再生音に違和感が生じることを防止することができるオーディオ装置を提供すること。
【解決手段】オーディオ装置は、各チャネルの信号を合成するダウンミックス処理を行って左右１組の中間オーディオ信号を生成するディスク読取装置１０と、これら１組の中間オーディオ信号のそれぞれに対して、所定のステップサイズパラメータの適応アルゴリズムを用いた無相関化処理を行うことによって低相関な左右１組のサラウンド信号と高相関なセンター信号とを生成する無相関化処理部２０と、中間オーディオ信号とサラウンド信号あるいはセンター信号に対して重み付けを行った後に合成して合成サラウンド信号、左信号、右信号を生成する処理を左右別々に行うミックス処理部３０と、複数のオーディオフォーマットのそれぞれに対応してステップサイズパラメータの値とミックス処理部３０による重み付けに用いる係数の値を設定する制御部５０とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、５．１ｃｈや７．１ｃｈのオーディオ再生を行うオーディオ装置に関する。

従来から、５．１ｃｈのオーディオデータが入力されたときにＬＳ信号とＲＳ信号に基づいて２組のサラウンド信号を生成して７．１ｃｈのオーディオ再生を行うようにしたオーディオ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、同様の手法によりサラウンド信号を生成する従来技術としては、特許文献２〜４が知られている。

特開２００７−６７４６３号公報 特開２００６−３１９６９４号公報 特許第３６８２０３２号公報 特開２０１０−１０３７６８号公報

特許文献１に開示された手法を用いることにより、５．１ｃｈのオーディオ信号から７．１ｃｈのオーディオ信号を生成することができるため、７．１ｃｈ用のスピーカやアンプを用いることにより、５．１ｃｈと７．１ｃｈの両方のオーディオ再生を行うことが可能となる。

一方、ブルーレイ（Blu-ray、登録商標）・ディスクに記録されたオーディオコンテンツには、２ｃｈ〜５．１ｃｈの他に７．１ｃｈフォーマットが存在している。

また、車両に搭載された一般的なオーディオ装置の場合には、特許文献１に開示されたような多くのスピーカを用いた構成の採用は難しい。一般には、車室内の前後左右に４つのスピーカが配置されており、上述した５．１ｃｈや７．１ｃｈのオーディオ信号をこれら４つのスピーカから出力するためには、これらのオーディオ信号を合成（ダウンミックス）した後に各スピーカに入力する必要がある。

ところで、ブルーレイ・ディスクに記録された５．１ｃｈや７．１ｃｈのフォーマットでは、ＩＴＵ−Ｒ（国際電気通信連合無線通信部門）で規定された空間（例えば、各スピーカと聴取位置の間が２ｍ程度離れていることが想定されている）をモニタしながらサラウンド音声の最適化を行っているため、これらのフォーマットで想定している距離よりも近い位置に聴取位置が設定された車室内では、定位が偏って再生音に違和感が生じるという問題があった。

また、ダウンミックスにより単純にオーディオ信号の数を減らした場合には、５．１ｃｈと７．１ｃｈのオーディオ再生の違いが出にくいという問題があった。一般に、５．１ｃｈや７．１ｃｈにかかわらず、多チャネル数のソース信号をダウンミックスした後にステレオ再生を行う場合、元々ステレオ再生を目的とした左右２ｃｈの信号をそのまま再生する場合に比べ、センタースピーカに対応する音像が小さくなりがちであることが確かめられている。例えば、左右２ｃｈで収録された音源を再生する場合、映画の台詞の音像は大きくなるが、５．１ｃｈで収録された音源をダウンミックスする場合、台詞が主に収録されるＣ成分（センタースピーカから出力される成分）の音が他の成分の音に比べて小さくなってしまうことがある。特に、７．１ｃｈで収録された場合、左右のバックチャネルが追加されるため、さらにＣ成分の相対的な割合が減る傾向にある。

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、チャネル数よりも少ないスピーカを用いて車室内でオーディオ再生を行う場合、定位の偏りによって再生音に違和感が生じることを防止することができるオーディオ装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、チャネル数よりも少ないスピーカを用いて車室内でオーディオ再生を行う場合に、オーディオフォーマットに応じたオーディオ再生の違いを表現することができるオーディオ装置を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明のオーディオ装置は、チャネル数よりも少ない数のスピーカを用いてオーディオ再生を行うオーディオ装置であって、所定のオーディオフォーマットに対応するオーディオ信号に対して各チャネルの信号を合成するダウンミックス処理を行って左右１組の中間オーディオ信号を生成するダウンミックス処理手段と、１組の中間オーディオ信号のそれぞれに対して、所定のステップサイズパラメータの適応アルゴリズムを用いた無相関化処理を行うことによって低相関な左右１組のサラウンド信号と高相関なセンター信号とを生成するサラウンド信号生成手段と、中間オーディオ信号とサラウンド信号に対して重み付けを行った後に合成して合成サラウンド信号を生成する処理を左右別々に行うとともに、中間オーディオ信号とセンター信号に対して重み付けを行った後に合成して左信号および右信号を生成する処理を左右別々に行う合成手段と、複数のオーディオフォーマットのそれぞれに対応して、ステップサイズパラメータの値と、合成手段による重み付けに用いる係数の値を設定する制御手段とを備え、合成手段によって合成された左右１組の合成サラウンド信号と左信号および右信号とを別々のスピーカから出力している。

具体的には、上述したサラウンド信号生成手段は、左右１組の中間オーディオ信号を用いて、一方の信号の中の他方の信号と相関の高い成分を抽出して他方の信号から差し引く処理を、左右の中間オーディオ信号を入れ替えて行うことにより、左右１組のサラウンド信号を生成するとともに、サラウンド信号生成手段は、適応アルゴリズムを用いて適応フィルタのフィルタ係数を更新することにより、相関の高い成分を抽出してセンター信号を生成し、制御手段は、フィルタ係数の更新を行う際に用いられるステップサイズパラメータの値を設定している。

各オーディオフォーマットに対応するオーディオ信号に対してダウンミックス処理を行った後に無相関化処理を行って左右１組のサラウンド信号を生成することにより、チャネル数よりも少ないスピーカを用いて車室内でオーディオ再生を行う場合の定位の偏りをなくすことができ、再生音に違和感が生じることを防止することができる。また、適応アルゴリズムで用いるステップサイズパラメータの値と、合成手段で用いる重み付け係数の値を各オーディオフォーマットに対応するように可変設定することにより、オーディオフォーマットに応じてオーディ再生の違いを出すことが可能となる。

また、上述した複数のオーディオフォーマットは、互いにチャネル数が異なっていることが望ましい。これにより、チャネル数が異なるオーディオフォーマット毎に定位の偏りをなくすとともに、これらの間でオーディオ再生の違いを出すことが容易となる。

また、上述した複数のオーディオフォーマットには、５．１チャネルおよび７．１チャネルの各オーディオフォーマットが含まれることが望ましい。これにより、５．１チャネルと７．１チャネルの各オーディオフォーマット毎に定位の偏りをなくすとともに、これらの間でオーディオ再生の違いを出すことが容易となる。

また、上述したステップサイズパラ−メータは、５．１チャネルのオーディオデータに対応する値よりも７．１チャネルのオーディオデータに対応する値の方が大きいことが望ましい。また、上述した合成サラウンド信号を生成するために行われるサラウンド信号に対応する重み付けは、５．１チャネルのオーディオデータに対応する値よりも７．１チャネルのオーディオデータに対応する値の方が大きいことが望ましい。これにより、バックチャネルが多い７．１チャネルのオーディオフォーマットに適したオーディオ再生を行うとともに、５．１チャネルのオーディオフォーマットとの違いを出すことが容易となる。

また、上述したセンター信号を生成するために行われるセンター信号に対応する重み付けの値を０．５以上に設定することが望ましい。これにより、５．１チャネルや７．１チャネルの場合にセンタースピーカに対応する音像が小さくなることを防止することができる。

また、上述したセンター信号を生成するために行われるセンター信号に対応する重み付けは、５．１チャネルのオーディオデータに対応する値よりも７．１チャネルのオーディオデータに対応する値の方が大きいことが望ましい。これにより、チャネル数が多い７．１チャネルに変更した場合に、センタースピーカに対応する音像が小さくなることを防止することができる。

一実施形態のオーディオ装置の全体構成を示す図である。 ディスク読取装置の概略的な構成を示す図である。 ＩＴＵ−Ｒで規定されるスピーカ配置を示す図である。 ダウンミックス処理部の詳細構成を示す図である。 無相関化処理部の詳細構成を示す図である。 適応フィルタの詳細構成を示す図である。 無相関化処理部から出力される５種類の信号と５．１ｃｈあるいは７．１ｃｈのオーディオフォーマットの各信号との関係を示す図である。 ミックス処理部の詳細構成を示す図である。

以下、本発明を適用した一実施形態のオーディオ装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、一実施形態のオーディオ装置の全体構成を示す図である。このオーディオ装置は、車両に搭載されている。図１に示すように、本実施形態のオーディオ装置は、ディスク読取装置１０、無相関化処理部２０、ミックス処理部３０、ＥＱ処理部４０、制御部５０、デジタル−アナログ変換器（Ｄ／Ａ）６０、アンプ６２、スピーカ７０、７２、７４、７６を備えている。

ディスク読取装置１０は、ディスク型記録媒体としてのブルーレイ・ディスクに記録された所定フォーマットの圧縮オーディオ信号を読み取り、デコード処理およびダウンミックス処理を行って１組の信号Ｌ₀、Ｒ₀を出力する。図２は、ディスク読取装置１０の概略的な構成を示す図である。図２に示すように、ディスク読取装置１０は、ディスク読取部１２、デコード処理部１４、ダウンミックス処理部１６を含んで構成されている。

ディスク読取部１２は、ブルーレイ・ディスクに記録されている信号を光学的に読み取り、読み取った信号に対して復調処理を行い、所定フォーマットで符号化されたオーディオデータを出力する。例えば、本実施形態では、２ｃｈや５．１ｃｈあるいは７．１ｃｈの各フォーマットに対応するオーディオデータが含まれるものとする。

デコード処理部１４は、５．１ｃｈ等の所定のチャネル成分を有する符号化されたオーディオデータがディスク読取部１２から入力され、このオーディオデータをデコード処理する。例えば、５．１ｃｈのオーディオデータが入力されると、このオーディオデータをデコード処理して、信号Ｃ、信号Ｌ、信号Ｒ、信号Ｌｓ、信号Ｒｓを生成する。また、７．１ｃｈのオーディオデータが入力されると、このオーディオデータをデコード処理して、信号Ｃ、信号Ｌ、信号Ｒ、信号Ｌｓ、信号Ｒｓ、信号Ｌｂ、信号Ｒｂを生成する。なお、信号Ｃ、信号Ｌ、信号Ｒ、信号Ｌｓ、信号Ｒｓ、信号Ｌｂ、信号Ｒｂのそれぞれは、センターチャネル、左チャネル、右チャネル、左サラウンドチャネル、右サラウンドチャネル、左バックチャネル、右バックチャネルのそれぞれに対応する。また、２ｃｈのオーディオデータが入力されると、このオーディオデータをデコード処理して信号Ｌ、信号Ｒを生成する。

図３は、ＩＴＵ−Ｒで規定されるスピーカ配置を示す図である。ブルーレイ・ディスクなどに記録された５．１ｃｈや７．１ｃｈのサラウンド音は、スタジオに設置されたモニタ試聴環境によって調整される。そのときのスピーカ配置が図３に示した配置となる。ＩＴＵ−Ｒでは、聴取位置から各スピーカまでの距離は１．５ｍ（Small Room）あるいは４．０ｍ（Large Room）が理想とされ、これらの条件下で音作りがなされる。しかし、車室内ではこれらの距離を保つことは不可能であり、車室内の形状にあわせて単にスピーカを配置しただけではオーディオ再生に不安定さが残る。本発明によりこの点が改善される。

ダウンミックス処理部１６は、所定チャネル数のオーディオ信号に対して各チャネルの信号を合成するダウンミックス処理を行って、左右１組の中間オーディオ信号としてのステレオ信号Ｌ₀、Ｒ₀を生成する。図４は、ダウンミックス処理部１６の詳細構成を示す図である。このダウンミックス処理部１６には、５．１ｃｈあるいは７．１ｃｈに対応した信号（上述した信号Ｃ、信号Ｌ、信号Ｒ等）が入力される。

図４に示すように、ダウンミックス処理部１６は、９個の乗算器１６１〜１６９と、６個の加算器１７１〜１７６を備えている。乗算器１６１は、入力される信号Ｌｓをａ倍して出力する。乗算器１６２は、入力される信号Ｒｓをａ倍して出力する。乗算器１６３は、入力される信号Ｌｂをｂ倍して出力する。乗算器１６４は、入力される信号Ｒｂをｂ倍して出力する。加算器１７１は、乗算器１６１から出力される信号（ａ×Ｌｓ）と乗算器１６３から出力される信号（ｂ×Ｌｂ）を加算した信号Ｌｓ’を出力する。加算器１７２は、乗算器１６２から出力される信号（ａ×Ｒｓ）と乗算器１６４から出力される信号（ｂ×Ｒｂ）を加算した信号Ｒｓ’を出力する。

乗算器１６５は、入力される信号Ｃを０．７０７（−３ｄＢ）倍して出力する。乗算器１６６は、加算器１７１から出力される信号Ｌｓ’を０．７０７（−３ｄＢ）倍して出力する。乗算器１６７は、加算器１７２から出力される信号Ｒｓ’を０．７０７（−３ｄＢ）倍して出力する。加算器１７３は、信号Ｌと乗算器１６５から出力される信号（０．７０７×Ｃ）を加算する。加算器１７４は、信号Ｒと乗算器１６５から出力される信号（０．７０７×Ｃ）を加算する。加算器１７５は、加算器１７３から出力される信号（Ｌ＋０．７０７×Ｃ）と乗算器１６６から出力される信号（０．７０７×Ｌｓ’）を加算する。加算器１７６は、加算器１７４から出力される信号（Ｒ＋０．７０７×Ｃ）と乗算器１６７から出力される信号（０．７０７×Ｒｓ’）を加算する。

乗算器１６８は、加算器１７５から出力される信号を０．７０７（−３ｄＢ）倍した信号Ｌ₀を出力する。乗算器１６９は、加算器１７６から出力される信号を０．７０７（−３ｄＢ）倍した信号Ｒ₀を出力する。このようにして生成される信号Ｌ₀、Ｒ₀は、以下のようになる。

Ｌ₀ ＝０．７０７×（（Ｌ＋０．７０７×Ｃ）＋（０．７０７×Ｌｓ’））
＝０．７０７×（（Ｌ＋０．７０７×Ｃ）
＋（０．７０７×（ａ×Ｌｓ＋ｂ×Ｌｂ））） ・・・（１）
Ｒ₀ ＝０．７０７×（（Ｒ＋０．７０７×Ｃ）＋（０．７０７×Ｒｓ’））
＝０．７０７×（（Ｒ＋０．７０７×Ｃ）
＋（０．７０７×（ａ×Ｒｓ＋ｂ×Ｒｂ））） ・・・（２）
ところで、乗算器１６１〜１６４の乗数ａ、ｂは、５．１ｃｈと７．１ｃｈとでは異なる値が用いられる。具体的には、５．１ｃｈの場合は、ａ＝１．０、ｂ＝０である。また、７．１ｃｈの場合には、ａ＝０．５、ｂ＝０．５である。なお、７．１ｃｈについては、信号Ｌｓ、Ｒｓと信号Ｌｂ、Ｒｂとを均等に合成する場合を仮定してａ＝０．５、ｂ＝０．５としたが、ダウンミックスの方式によってはその比率を異ならせる場合もあり、その場合にはａとｂの値を変更するようにしてもよい。

これらの値を（１）式、（２）式に代入すると、
５，１ｃｈの場合には、以下のようになる。

Ｌ₀ ＝０．７０７×（Ｌ＋０．７０７×Ｃ＋０．７０７×Ｌｓ） ・・・（３）
Ｒ₀ ＝０．７０７×（Ｒ＋０．７０７×Ｃ＋０．７０７×Ｒｓ） ・・・（４）
７．１ｃｈの場合には、以下のようになる。

Ｌ₀ ＝０．７０７×（Ｌ＋０．７０７×Ｃ＋０．７０７×（Ｌｓ＋Ｌｂ）／２）
・・・（５）
Ｒ₀ ＝０．７０７×（Ｒ＋０．７０７×Ｃ＋０．７０７×（Ｒｓ＋Ｒｂ）／２）
・・・（６）
なお、２ｃｈの場合は、デコード処理部１４から入力される信号Ｌと信号Ｒのみが出力され、それ以外の成分が加算されずに、これらの信号Ｌ、Ｒのそれぞれが乗算器１６８あるいは乗算器１６９で０．７０７（−３ｄＢ）倍されて信号Ｌ₀あるいは信号Ｒ₀として出力される。

無相関化処理部２０は、ダウンミックス処理部１６から出力される１組の信号Ｌ₀、Ｒ₀を用いて無相関化処理を行う。図５は、無相関化処理部２０の詳細構成を示す図である。図５に示すように、無相関化処理部２０は、サラウンドＬ生成部２１０、サラウンドＲ生成部２２０、Ｃ生成部２３０を備えている。

サラウンドＬ生成部２１０は、ダウンミックス処理部１６から出力される信号Ｌ₀、Ｒ₀を用いてサラウンドＬ信号（信号ＳＬ）を生成する。このために、サラウンドＬ生成部２１０は、ＦＩＲフィルタ２１１、適応フィルタ（ＡＤＦ）２１２、加算器２１３、ＬＭＳアルゴリズム処理部２１４を備えている。ＦＩＲフィルタ２１１は、遅延回路（遅延手段）として用いられており、入力される信号Ｌ₀をタップ数に応じた時間だけ遅延して出力する。適応フィルタ２１２は、ＦＩＲフィルタと同じ構成を有しており、入力される信号Ｒ₀に対して所定のタップ係数Ｗを乗算して出力する。加算器２１３は、加算手段であって、ＦＩＲフィルタ２１１から出力される信号Ｌ₀から適応フィルタ２１２から出力される信号を減算し、エラー信号ｅ_Lを出力する。ＬＭＳアルゴリズム処理部２１４は、ＬＭＳアルゴリズム処理手段であって、ＬＭＳアルゴリズムを用いて、加算器２１３から出力されるエラー信号ｅ_Lのパワーが最小となるように適応フィルタ２１２のフィルタ係数を可変する。また、加算器２１３から出力されるエラー信号ｅ_Lは、そのまま信号ＳＬとして取り出される。

図６は、適応フィルタ２１２の詳細構成を示す図である。図６に示すように、適応フィルタ２１２は、複数の遅延素子２１５と、それぞれの遅延素子２１５に保持された信号に対して可変のフィルタ係数を乗算する乗算器２１６と、それぞれの乗算器２１６の出力を加算する加算器２１７とを備えている。複数の乗算器２１６のそれぞれのフィルタ係数（乗数）の値は、ＬＭＳアルゴリズム処理部２１４によって更新される。

ＬＭＳアルゴリズム処理部２１４は、加算器２１３から出力されるエラー信号ｅ_Lのパワーが最小となるように適応フィルタ２１２のフィルタ係数の値を更新しており、適応フィルタ２１２では入力された信号Ｒ₀の成分の内の信号Ｌ₀と相関の高い成分を抽出するようにフィルタ係数の値が更新される。すなわち、ＬＭＳアルゴリズム処理部２１４には、信号Ｒ₀と加算部２１３から出力されるエラー信号ｅ_Lとが入力されており、これら信号Ｒ₀とエラー信号ｅ_LがＬＭＳアルゴリズムによって処理されることにより、ＬＭＳアルゴリズム処理部２１４から適応フィルタ２１２内の各乗算器２１６に対してフィルタ係数の更新指令が出力され、各遅延素子２１５に保持された信号に重畳されるフィルタ係数の値が変更される。

このように、適応フィルタ２１２によって信号Ｒ₀の中のＬＳ信号と相関の高い成分が抽出され、この成分が加算器２１３によって信号Ｌ₀から減算されている。したがって、加算器２１３から出力されるエラー信号ｅ_Lは、信号Ｌ₀の中で信号Ｒ₀と相関の高くない成分のみが含まれることになり、これをサラウンドＬ信号として用いている。

ところで、ＬＭＳアルゴリズムは、瞬時自乗誤差を評価量としたアルゴリズムであり、ＬＭＳアルゴリズム処理部２１４は、以下の式にしたがってフィルタ係数Ｗの値を更新する。

Ｗ（ｎ＋１）＝Ｗ（ｎ）＋２μ・ｅ_L（ｎ）・Ｒ₀（ｎ） ・・・（７）
ここで、μはステップサイズパラメータであり、この値を大きく設定することによりフィルタ係数Ｗの収束が速くなり、反対にこの値を小さく設定することによりフィルタ係数Ｗの収束が遅くなる。

同様に、サラウンドＲ成部２２０は、ダウンミックス処理部１６から出力される信号Ｌ₀、Ｒ₀を用いてサラウンドＲ信号（信号ＳＲ）を生成する。このために、サラウンドＲ生成部２２０は、ＦＩＲフィルタ２２１、適応フィルタ（ＡＤＦ）２２２、加算器２２３、ＬＭＳアルゴリズム処理部２２４を備えている。ＦＩＲフィルタ２２１は、遅延回路（遅延手段）として用いられており、入力される信号Ｒ₀をタップ数に応じた時間だけ遅延して出力する。適応フィルタ２２２は、ＦＩＲフィルタと同じ構成を有しており、入力される信号Ｌ₀に対して所定のタップ係数Ｗを乗算して出力する。加算器２２３は、加算手段であって、ＦＩＲフィルタ２２１から出力される信号Ｒ₀から適応フィルタ２２２から出力される信号を減算し、エラー信号ｅ_Rを出力する。ＬＭＳアルゴリズム処理部２２４は、ＬＭＳアルゴリズム処理手段であって、ＬＭＳアルゴリズムを用いて、加算器２２３から出力されるエラー信号ｅ_Rのパワーが最小となるように適応フィルタ２２２のフィルタ係数を可変する。また、加算器２２３から出力されるエラー信号ｅ_Rは、そのまま信号ＳＲとして取り出される。

ＬＭＳアルゴリズム処理部２２４は、加算器２２３から出力されるエラー信号ｅ_Rのパワーが最小となるように適応フィルタ２２２のフィルタ係数の値を更新しており、適応フィルタ２２２では入力された信号Ｌ₀の成分の内の信号Ｒ₀と相関の高い成分を抽出するようにフィルタ係数の値が更新される。すなわち、ＬＭＳアルゴリズム処理部２２４には、信号Ｌ₀と加算器２２３から出力されるエラー信号ｅ_Rとが入力されており、これらの信号Ｌ₀とエラー信号ｅ_RがＬＭＳアルゴリズムによって処理されることにより、ＬＭＳアルゴリズム処理部２２４から適応フィルタ２２２内の各乗算器に対してフィルタ係数の更新指令が出力され、各遅延素子に保持された信号に重畳されるフィルタ係数の値が変更される。

このように、適応フィルタ２２２によって信号Ｌ₀の中の信号Ｒ₀と相関の高い成分が抽出され、この成分が加算器２２３によって信号Ｌ₀から減算されている。したがって、加算器２２３から出力されるエラー信号ｅ_Rは、信号Ｒ₀の中で信号Ｌ₀と相関の高くない成分のみが含まれることになり、これをサラウンドＲ信号として用いている。

ＬＭＳアルゴリズムは、瞬時自乗誤差を評価量としたアルゴリズムであり、ＬＭＳアルゴリズム処理部２２４は、以下の式にしたがってフィルタ係数Ｗの値を更新する。

Ｗ（ｎ＋１）＝Ｗ（ｎ）＋２μ・ｅ_R（ｎ）・Ｌ₀（ｎ） …（８）
ここで、μはステップサイズパラメータであり、この値を大きく設定することによりフィルタ係数Ｗの収束が速くなり、反対にこの値を小さく設定することによりフィルタ係数Ｗの収束が遅くなる。

Ｃ生成部２３０は、サラウンドＬ信号生成部２１０内の適応フィルタ２１２とサラウンドＲ信号生成部２２０内の適応フィルタ２２２の各出力信号を用いてセンター信号（信号Ｃ₀）を生成する。このために、Ｃ生成部２３０は、乗算器２３１、２３２、加算器２３３を備えている。乗算器２３１の乗数は０．５に設定されており、サラウンドＬ生成部２１０内の適応フィルタ２１２から出力される信号を０．５倍する。乗算器２３２の乗数は０．５に設定されており、サラウンドＲ生成部２２０内の適応フィルタ２２２から出力される信号を０．５倍する。加算器２３３は、２つの乗算器２３１、２３２の各出力信号を加算して出力する。この出力信号は、センター信号Ｃ₀として取り出される。

図７は、無相関化処理部２０から出力される５種類の信号Ｃ₀、Ｌ₀、Ｒ₀、ＳＬ、ＲＬと５．１ｃｈあるいは７．１ｃｈのオーディオフォーマットの各信号（デコード処理部１４から出力されてダウンミックス処理部１６に入力される５種類あるいは７種類の信号）との関係を示す図である。

ミックス処理部３０は、無相関化処理部２０から出力される各信号に対して重み付けを行った後に合成するミックス処理を行い、４種類の信号Ｌ-out、Ｒ-out、Ｌs-out、Ｒs-outを生成する。信号Ｌs-out、Ｒs-outが合成サラウンド信号に、信号Ｌ-outが左信号に、信号Ｒ-outが右信号にそれぞれ対応する。図８は、ミックス処理部３０の詳細構成を示す図である。図８に示すように、ミックス処理部３０は、７個の乗算器３１、３２、３３、３４、３７、３８、３９と４個の加算器３５、３６、４１、４２を備える。乗算器３１は、乗数（重み付け係数）がｇ１に設定されており、無相関化処理部２０内のサラウンドＬ生成部２１０から出力される信号Ｌ₀をｇ１倍して出力する。乗算器３２は、乗数（重み付け係数）がｇ１に設定されており、無相関化処理部２０内のサラウンドＲ生成部２２０から出力される信号Ｒ₀をｇ１倍して出力する。乗算器３３は、乗数（重み付け係数）がｇ２に設定されており、無相関化処理部２０内のサラウンドＬ生成部２１０から出力される信号ＳＬをｇ２倍して出力する。乗算器３４は、乗数（重み付け係数）がｇ２に設定されており、無相関化処理部２０内のサラウンドＲ生成部２２０から出力される信号ＳＲをｇ２倍して出力する。加算器３５は、乗算器３１、３３の各出力信号を加算した信号Ｌs-out（＝ｇ１×Ｌ₀＋ｇ２×ＳＬ）を出力する。加算器３６は、乗算器３２、３４の各出力信号を加算した信号Ｒs-out（＝ｇ１×Ｒ₀＋ｇ２×ＳＲ）を出力する。

また、乗算器３７は、乗数（重み付け係数）がｇ３に設定されており、無相関化処理部２０内のサラウンドＬ生成部２１０から出力される信号Ｌ₀をｇ３倍して出力する。乗算器３８は、乗数（重み付け係数）がｇ３に設定されており、無相関化処理部２０内のサラウンドＲ生成部２２０から出力される信号Ｒ₀をｇ３倍して出力する。乗算器３９は、乗数（重み付け係数）がｇ４に設定されており、無相関化処理部２０内のＣ生成部２３０から出力される信号Ｃ₀をｇ４倍して出力する。加算器４１は、乗算器３７、３９の各出力信号を加算した信号Ｌ-out（＝ｇ３×Ｌ₀＋ｇ４×Ｃ₀）を出力する。加算器４２は、乗算器３８、３９の各出力信号を加算した信号Ｒ-out（＝ｇ３×Ｒ₀＋ｇ４×Ｃ₀）を出力する。上述した乗数ｇ１、ｇ２、ｇ３、ｇ４は、入力されるオーディオデータのフォーマットに応じた値が可変設定される。

ＥＱ処理部４０は、ミックス処理部３０から出力される４種類の信号Ｌ-out、Ｒ-out、Ｌs-out、Ｒs-outに対して、音質制御処理としてのイコライジング処理を行う。これにより、例えば低音強調などが行われる。本実施形態の無相関化処理部２０、ミックス処理部３０、ＥＱ処理部４０は、ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）によって容易に実現することができる。

制御部５０は、オーディオ装置全体の動作を制御する。また、制御部５０は、５．１ｃｈや７．１ｃｈあるいは２ｃｈなどのオーディオフォーマットを示す識別信号が入力されると、オーディオフォーマットに応じて、無相関化処理部２０内のサラウンドＬ生成部２１０およびサラウンドＲ生成部２２０に対して指示を送って、ＬＭＳアルゴリズム処理部２１４、２２４によってフィルタ係数Ｗの値を更新するためのステップサイズパラメータμの値を変更するとともに、ミックス処理部３０に対して指示を送って、乗算器３１〜３４、３７〜３９の各乗数ｇ１、ｇ２、ｇ３、ｇ４の値を変更する。

デジタル−アナログ変換器６０は、ＥＱ処理部４０によってイコライジング処理された後の信号Ｌ-out、Ｒ-out、Ｌs-out、Ｒs-outをアナログ信号に変換する。これらの信号は、アンプ６２によって増幅された後、４つのスピーカ７０、７２、７４、７６から出力される。スピーカ７０は、車室内の前方左側に設置されており、信号Ｌ-outに対応したオーディオ音を出力する。スピーカ７２は、車室内の前方右側に設置されており、信号Ｒ-outに対応したオーディオ音を出力する。スピーカ７４は、車室内の後方左側に設置されており、信号Ｌs-outに対応したオーディオ音を出力する。スピーカ７６は、車室内の後方右側に設置されており、信号Ｒs-outに対応したオーディオ音を出力する。

上述したダウンミックス処理部１６がダウンミックス処理手段に、無相関化処理部２０がサラウンド信号生成手段に、ミックス処理部３０が合成手段に、制御部５０が制御手段にそれぞれ対応する。

本実施形態のオーディオ装置はこのような構成を有しており、次に、５．１ｃｈと７．１ｃｈの各フォーマットに対応する設定動作について説明する。図７に示したように、無相関化処理部２０によって生成される信号ＳＬ、ＳＲに着目すると、５．１フォーマットの信号Ｌ₀、Ｒ₀に比べて、７．１ｃｈフォーマットの信号Ｌ₀、Ｒ₀の方が、バック成分（信号Ｌｂ、Ｒｂ）を多く含んでいるため、信号ＳＬ、ＳＲ間の相関が低くなることがわかる。また、７．１ｃｈフォーマットの場合には、音の表現がより多様化するため、信号Ｌｓと信号Ｌｂ（あるいは信号ＲｓとＲｂ）が常に同じレベルで出力されるとは限らず、７．１ｃｈフォーマットの場合は、５．１ｃｈフォーマットの場合に比べて、信号ＳＬや信号ＳＲの出力の方が小さくなってしまうことが考えられる。

また、Ｃ成分（信号Ｃ₀）については、非ダウンミックスのステレオ音源に比べ、ダウンミックス処理の時点でＣ成分のレベルが小さくなる傾向にある。しかも、図３に示したスピーカ配置（再生音場）を考えた場合、音の総和を１つの基準にすると、チャネル数が多い方が１チャネル当たりの信号レベルは小さくなる。これらを考慮して、本実施形態では、信号Ｌ₀や信号Ｒ₀に信号Ｃ₀を合成する割合（乗数ｇ４）を大きく、具体的にはｇ４の値を０．５以上に設定する。また、Ｃ成分の音が他の成分に比べて小さくなる傾向は、５．１ｃｈの場合よりも７．１ｃｈの場合の方が大きいため、７．１ｃｈの場合の乗数ｇ４の値を５．１ｃｈの場合に比べて大きくするようにしてもよい。

以上の点を考慮して、５．１フォーマットと７．１ｃｎフォーマットの違いを明確にするために、本実施形態では、以下の設定が行われている。
（１）無相関化処理後のミックス処理において、信号ＳＬ、ＲＳをミックスするレベル（重み付け係数ｇ２）を、５．１フォーマットに比べて７．１ｃｈフォーマットの場合に大きくする。
（２）２ｃｈのステレオ音源に比べて、信号Ｃ₀をミックスするレベル（重み付け係数ｇ４）を大きくする。
（３）無相関化処理の適応スピードを速くするために、ステップサイズパラメータμの値を、５．１フォーマットに比べて７．１ｃｈフォーマットの場合に大きくする。

例えば、５．１ｃｈフォーマットの場合には、各値が以下のように設定される。

μ＝０．０００３
ｇ１＝０．５（−６ｄＢ）
ｇ２＝０．５（−６ｄＢ）
ｇ３＝０．７０７（−３ｄＢ）
ｇ４＝０．５〜０．７０７
一方、７．１ｃｈフォーマットの場合には、各値が以下のように設定される。

μ＝０．０００５
ｇ１＝０．５（−６ｄＢ）
ｇ２＝０．７０７（−３ｄＢ）
ｇ３＝０．７０７（−３ｄＢ）
ｇ４＝０．７０７（−３ｄＢ）
なお、比較のために、２ｃｈフォーマットの各値を示すと、以下のようになる。

μ＝０．０００３
ｇ１＝０．５（−６ｄＢ）
ｇ２＝０．５（−６ｄＢ）
ｇ３＝１．０（０ｄＢ）
ｇ４＝０．０
上述した各値は一例であって、ｇ１〜ｇ４については０以上１以下の範囲で値の変更が可能である。また、μについては１以下の非常に小さな値であって変更が可能である。

このように、本実施形態のオーディオ装置では、５．１ｃｈフォーマットや７．１ｃｈフォーマットのオーディオ再生を行う際に、各フォーマットに対応するオリジナルの信号に対してダウンミックス処理を行った後に無相関化処理を行ってリア側のスピーカ７４、７６に入力する信号Ｌs-out、Ｒs-outを生成しており、定位の偏りをなくすことができ、再生音に違和感が生じることを防止することができる。特に、ミックス処理を行う際の信号ＳＬ、ＳＲをミックスするレベル（重み付け係数ｇ２）を、５．１フォーマットに比べて７．１ｃｈフォーマットの場合に大きくすることにより、７．１ｃｈフォーマットに特有なバック成分（信号Ｌｂ、Ｒｂ）による定位の偏りを調整することができる。

また、各フォーマットにしたがってオリジナルの信号に対してダウンミックス処理を行った後に無相関化処理を行う際のステップサイズパラメータμの値を５．１ｃｈフォーマットと７．１ｃｈフォーマットとで異ならせることにより、チャネル数に応じたオーディオ再生の違いを表現することができる。特に、７．１ｃｈフォーマットのオーディオ再生を行う際のステップサイズパラメータμをより大きな値に設定することにより、適応スピードが速くなって、多くのチャネル成分の信号を再生音に反映させる時間が短くなり、多様化した音の表現に対応することが可能となる。

また、信号Ｃ₀をミックスするレベル（重み付け係数ｇ４の値）を０．５以上に設定することにより、５．１ｃｈや７．１ｃｈの場合にセンタースピーカに対応する音像が小さくなることを防止することができる。また、信号Ｃ₀をミックスするレベル（重み付け係数ｇ４の値）を、５．１ｃｈに比べて７．１ｃｈの方を大きくすることにより、チャネル数が多い７．１チャネルに変更した場合に、センタースピーカに対応する音像が小さくなることを防止することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。上述した実施形態は、主に５．１ｃｈと７．１ｃｈの各オーディオフォーマットについて説明したが、他のオーディオフォーマットについても本発明を適用することができる。

上述したように、本発明によれば、各オーディオフォーマットに対応するオーディオ信号に対してダウンミックス処理を行った後に無相関化処理を行って左右１組のサラウンド信号を生成することにより、チャネル数よりも少ないスピーカを用いて車室内でオーディオ再生を行う場合の定位の偏りをなくすことができ、再生音に違和感が生じることを防止することができる。

１０ ディスク読取装置
２０ 無相関化処理部
３０ ミックス処理部
４０ ＥＱ処理部
５０ 制御部
１２ ディスク読取部
１４ デコード処理部
１６ ダウンミックス処理部
２１０ サラウンドＬ生成部
２２０ サラウンドＲ生成部
２３０ Ｃ生成部
２１１、２２１ ＦＩＲフィルタ
２１２、２２２ 適応フィルタ（ＡＤＦ）

Claims (8)

1. チャネル数よりも少ない数のスピーカを用いてオーディオ再生を行うオーディオ装置であって、
   所定のオーディオフォーマットに対応するオーディオ信号に対して各チャネルの信号を合成するダウンミックス処理を行って左右１組の中間オーディオ信号を生成するダウンミックス処理手段と、
   前記１組の中間オーディオ信号のそれぞれに対して、所定のステップサイズパラメータの適応アルゴリズムを用いた無相関化処理を行うことによって低相関な左右１組のサラウンド信号と高相関なセンター信号とを生成するサラウンド信号生成手段と、
   前記中間オーディオ信号と前記サラウンド信号に対して重み付けを行った後に合成して合成サラウンド信号を生成する処理を左右別々に行うとともに、前記中間オーディオ信号と前記センター信号に対して重み付けを行った後に合成して左信号および右信号を生成する処理を左右別々に行う合成手段と、
   複数のオーディオフォーマットのそれぞれに対応して、前記ステップサイズパラメータの値と、前記合成手段による重み付けに用いる係数の値を設定する制御手段と、
   を備え、前記合成手段によって合成された左右１組の合成サラウンド信号と左信号および右信号とを別々のスピーカから出力することを特徴とするオーディオ装置。
2. 請求項１において、
   前記サラウンド信号生成手段は、左右１組の前記中間オーディオ信号を用いて、一方の信号の中の他方の信号と相関の高い成分を抽出して他方の信号から差し引く処理を、左右の前記中間オーディオ信号を入れ替えて行うことにより、左右１組の前記サラウンド信号を生成するとともに、
   前記サラウンド信号生成手段は、前記適応アルゴリズムを用いて適応フィルタのフィルタ係数を更新することにより、前記相関の高い成分を抽出して前記センター信号を生成し、
   前記制御手段は、前記フィルタ係数の更新を行う際に用いられる前記ステップサイズパラメータの値を設定することを特徴とするオーディオ装置。
3. 請求項１または２において、
   前記複数のオーディオフォーマットは、互いにチャネル数が異なっていることを特徴とするオーディオ装置。
4. 請求項３において、
   前記複数のオーディオフォーマットには、５．１チャネルおよび７．１チャネルの各オーディオフォーマットが含まれることを特徴とするオーディオ装置。
5. 請求項４において、
   前記ステップサイズパラ−メータは、５．１チャネルのオーディオデータに対応する値よりも７．１チャネルのオーディオデータに対応する値の方が大きいことを特徴とするオーディオ装置。
6. 請求項４または５において、
   前記合成サラウンド信号を生成するために行われる前記サラウンド信号に対応する重み付けは、５．１チャネルのオーディオデータに対応する値よりも７．１チャネルのオーディオデータに対応する値の方が大きいことを特徴とするオーディオ装置。
7. 請求項４〜６のいずれか、
   前記センター信号を生成するために行われる前記センター信号に対応する重み付けの値を０．５以上に設定することを特徴とするオーディオ装置。
8. 請求項４〜７のいずれかにおいて、
   前記センター信号を生成するために行われる前記センター信号に対応する重み付けは、５．１チャネルのオーディオデータに対応する値よりも７．１チャネルのオーディオデータに対応する値の方が大きいことを特徴とするオーディオ装置。

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