JP2015513262A - マルチチャネル音声信号をダウンミックスする方法および装置 - Google Patents

Abstract

ｍチャネル音声信号（Ｌ、Ｒ、Ｃ、Ｌｓ、Ｒｓ、Ｒｓｓ、Ｌｓｓ）をｎチャネル音声信号（Ｒｏ、Ｌｏ、Ｒｓｏ、Ｌｓｏ）にダウンミックスする方法が記載される。ここで、ｍはｍ＞ｎである整数であり、ｎはｎ≧２である整数であって、聞き手の一方側（右または左）におけるｎチャネル音声信号のうちの一のｎチャネル音声信号（Ｒｏ、Ｌｏ、Ｒｓｏ、Ｌｓｏ）を、同じ側のみにおけるｍチャネル音声信号の一の信号成分（Ｒ、Ｌ、Ｒｓ、Ｌｓ）を含む第１項と、ｍに依存し、同じ側のみにおけるｍチャネル音声信号の一または複数の追加信号成分（Ｃ、Ｌｓ、Ｒｓ、Ｒｓｓ、Ｌｓｓ）を含み、少なくとも一の対応するフィルタ処理機能（Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４、Ｈ５、Ｈ６、Ｈ７、Ｈ８）によって乗算された第２項と、の組み合わせによって生成するステップを備える。当該フィルタ処理機能は、ｍチャネル再生状況における、追加ｍチャネル音声信号のそれぞれの信号成分のスピーカの位置と、聞き手の対応する右耳または左耳の位置との間の伝達経路の周波数特性と、ｎチャネル再生状況における、ダウンミックスされた当該一のｎチャネル音声信号（Ｒｏ、Ｌｏ、Ｒｓｏ、Ｌｓｏ）のスピーカの位置と、聞き手の対応する右耳または左耳の位置との間の伝達経路の周波数特性とに依存する。

Description

本発明はマルチチャネル音声信号のダウンミックスに向けた方法および装置に関する。

マルチチャネル音声信号を２チャネル信号に変換する技術が知られており、通常、ダウンミックス技術と呼ばれている。

ダウンミックスを用いると、２つのチャネルと２つのスピーカキャビネットを有する通常のステレオ装置によって、オリジナルのマルチチャネル音声信号を再生することが可能である。

よく知られたマルチチャネル音声信号の例は、いわゆるサラウンド音響システムである。サラウンドチャネル表現は、２つのフロントステレオチャネルＬおよびＲに加えて、追加のフロントセンターチャネルＣ、および２つのサラウンドリアチャネルＬｓ、Ｒｓを含む。

例えば図１に示されるように、再生の間、これらのサラウンド信号は、視聴室に位置された対応するスピーカへ供給され、位置Ｐ１に位置する聞き手によって知覚される。

知られているように、オリジナルのサラウンド信号（Ｌ、Ｒ、Ｃ、Ｌｓ、Ｒｓ）をステレオ信号（Ｌｏ、Ｒｏ）にダウンミックスすることは、例えば次式によって与えられるように、オリジナルの信号の線形結合を実行することによって成される。
Ｌｏ＝Ｌ＋α・Ｃ＋β・Ｌｓ
Ｒｏ＝Ｒ＋α・Ｃ＋β・Ｒｓ
ここでαおよびβは定数であって、１よりも小さく、好ましくは共に０．７に等しい。

２つのステレオ信号Ｌｏ、Ｒｏのそれぞれは、同じ側のフロント信号およびリア信号、並びにセンターチャネルＣの線形結合によって与えられる。

Ｌｏ信号およびＲｏ信号は、再生用のステレオスピーカ配置において、聞き手に対する左スピーカおよび右スピーカに供給される。図２を参照のこと。このように、たとえサラウンド信号がダウンミックスされた形で２つのスピーカＬｏおよびＲｏによって再生されるとしても、位置Ｐ２に位置する聞き手は、（擬似）サラウンド感覚を知覚する。

しかしながら、そうすることによって、聞き手はダウンミックスされた信号中に歪みを認識する。

Jean-Marc Jot等による"Binaural simulation of complex acoustic scenes for interactive audio"と題するProceedings of the AES, vol. 121, Jan 2006中の発表は、音響設定の両耳のシミュレーションに対する複雑な信号処理システムを開示していることに注意するべきである。これは、ヘッドホンを用いてその音を聞いている聞き手の"正しい"感覚が得られるように、具体的に選択された"特定の方向"から音が来ることができるようなシステムが提案されることを意味する。また、（２つ（図８参照）または４つ（図９参照）の）スピーカを用いた表現が開示されている。しかしながら、上記の発表において生成された、２つの側（左または右）のうちの一方の信号成分は、他方側（それぞれに対して右または左）からの成分を常に含むことに注意すべきである。これに反して本発明においては、２つの側は完全に分離されており、一方側（左または右）の信号成分は、他方側（それぞれに対して右または左）からの信号成分を含まない。これは、本出願においては、左側の位置と聞き手の右耳との間の伝達関数を利用せず、右側の位置と聞き手の左耳との間の伝達関数を利用しないことを意味する。これは、本発明に従ったシステムにおける信号処理を、より単純、安価、高速で、且つ聞き手の位置の変動の影響をあまり受けないものにしている。

欧州特許出願公開第１７７７９０号明細書は、左側および右側のスピーカにより仮想センター音源を生成するためのカーオーディオ再生システムを開示していることにさらに注意すべきである。このシステムはやはり、左側の位置と聞き手の右耳との間の伝達関数、および、右側の位置と聞き手の左耳との間の伝達関数を利用している。やはりこれは本出願には反している。また、本出願は、欧州特許出願公開第１７７７９０２号明細書に記載される既知の回路に勝る同じ利点を開示する。

従って、少なくとも部分的にそうした歪みを避けるダウンミックス方法および装置を提供することが本発明の主要な目的である。

本発明の目的は、請求項１に従った、ｍチャネル音声信号（Ｌ、Ｒ、Ｃ、Ｌｓ、Ｒｓ、Ｒｓｓ、Ｌｓｓ）をｎチャネル音声信号（Ｒｏ、Ｌｏ、Ｒｓｏ、Ｌｓｏ）にダウンミックスする方法である。ここで、ｍはｍ＞ｎである整数であり、ｎはｎ≧２である整数であって、聞き手の一方側（右または左）における上記ｎチャネル音声信号のうちの一のｎチャネル音声信号（Ｒｏ、Ｌｏ、Ｒｓｏ、Ｌｓｏ）を生成するステップを備える。これは、
−上記一方側と同じ側のみにおける上記ｍチャネル音声信号の一の信号成分（Ｒ、Ｌ、Ｒｓ、Ｌｓ）を含む第１項と、
−ｍに依存し、上記同じ側のみにおける上記ｍチャネル音声信号の一または複数の追加信号成分（Ｃ、Ｌｓ、Ｒｓ、Ｒｓｓ、Ｌｓｓ）を含み、少なくとも一の対応するフィルタ処理機能（Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４、Ｈ５、Ｈ６、Ｈ７、Ｈ８）によって乗算された第２項と、
の組み合わせによって成される。上記フィルタ処理機能は、
−ｍチャネル再生状況における、上記ｍチャネル音声信号の上記一または複数の追加信号成分のそれぞれの信号成分のスピーカの位置と、聞き手の対応する右耳または左耳の位置との間の伝達経路の周波数特性と、
−ｎチャネル再生状況における、ダウンミックスされた上記一のｎチャネル音声信号（Ｒｏ、Ｌｏ、Ｒｓｏ、Ｌｓｏ）のスピーカの位置と、聞き手の対応する右耳または左耳の位置との間の伝達経路の周波数特性と、に依存する。本発明のさらなる目的は、請求項２に従った、ｍチャネル音声信号（Ｌ、Ｒ、Ｃ、Ｌｓ、Ｒｓ、Ｒｓｓ、Ｌｓｓ）をｎチャネル音声信号（Ｒｏ、Ｌｏ）にダウンミックスする装置である。ここで、ｍはｍ＞ｎである整数であり、ｎはｎ≧２である整数であり、
−上記ｍチャネルデジタル音声信号を受け取る入力と、
−上記ｍチャネル音声信号を上記ｎチャネルステレオ音声信号に変換するダウンミックス回路と、
−上記ｎチャネルステレオ音声信号を対応するスピーカに供給する出力とを備える。上記ダウンミックス回路は、聞き手の一方側（右または左）における上記ｎチャネル音声信号のうちの一のｎチャネル音声信号（Ｒｏ、Ｌｏ、Ｒｓｏ、Ｌｓｏ）を、
−上記ｍチャネル音声信号の上記一方側と同じ側のみにおける一の信号成分（Ｒ、Ｌ、Ｒｓ、Ｌｓ）を含む第１項と、
−ｍに依存し、上記同じ側のみにおける上記ｍチャネル音声信号の一または複数の追加信号成分（Ｃ、Ｌｓ、Ｒｓ、Ｒｓｓ、Ｌｓｓ）を含み、少なくとも一の対応するフィルタ処理機能（Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４、Ｈ５、Ｈ６、Ｈ７、Ｈ８）によって乗算された第２項と、
の組み合わせによって生成する手段を備えることを特徴とする。上記フィルタ処理機能は、
−ｍチャネル再生状況における、上記ｍチャネル音声信号の上記一または複数の追加信号成分のそれぞれの信号成分のスピーカの位置と、聞き手の対応する右耳または左耳の位置との間の伝達経路の周波数特性と、
−ｎチャネル再生状況における、ダウンミックスされた上記一のｎチャネル音声信号（Ｒｏ、Ｌｏ、Ｒｓｏ、Ｌｓｏ）のスピーカの位置と、聞き手の対応する右耳または左耳の位置との間の伝達経路の周波数特性と、に依存する

組み合わせられた第１項および第２項についての請求項１および２における定義、すなわち、"同じ側（それぞれ左または右）のみのｍチャネル音声信号の信号成分を含む第１項"および"ｍに依存し、ｍチャネル音声信号の同じ側（それぞれ左または右）のみにおける一または複数の追加信号成分を含む第２項"とは、第１項および第２項は、他方側（それぞれに対して右または左）からの信号成分を含まないことを意味することに注意すべきであり、これは、左側と右側との間が分離されているからである。しかしながら、これは、第１項または第２項が、フロントセンターチャネル（Ｃ）からの信号成分を含む可能性を残す。

さらなる目的は、上記で定義される装置の特性に応じて、ｍ＝３、またはｍ＝４、またはｍ＝５、またはｍ＝６、またはｍ＝７であって、且つｎ＝２またはｎ＝４である装置である。

これらの目的、およびさらなる目的は、本記載に欠くことのできない部分を形成する添付の請求項に記載されるように、マルチチャネル音声信号を２チャネル音声信号にダウンミックスするための装置および方法により実現される。

発明は、例えばＬｓ信号成分およびＲｓ信号成分を、ダウンミックス処理において例えば左前方信号および右前方信号にそれぞれ結び付けると、これらのＬｓ信号およびＲｓ信号は、それぞれ"左前方"および"右前方"方向からのものとして今や知覚されるという認識に基づいている。これらは通常（５チャネル再生状況において）は、それぞれ"左後方"および"右後方"方向からのものとして知覚される。

このため、知覚されるダウンミックスされた信号に歪みが生じることにより、オリジナルのマルチチャネル信号をマルチチャネル再生システムで再生すれば通常実現されるものである音の本当の物理的な由来を、聞き手は認識できない。請求されるプレフィルタ処理によって、ダウンミックス処理において"失われた"これらの位置からの信号を前処理することにより、聞き手の知覚を改善する再配置が得られる。その結果、ダウンミックス処理において"失われた"位置からの信号成分が、少なくとも実質的にそれらのオリジナルの位置からのものと知覚され得る。

本発明は、添付の図面を参照しつつ、単なる例示且つ非限定的な例として与えられる以下の詳細な記載を読み取ることにより、完全に明瞭になるであろう。
ｍ＝５の場合のサラウンド音響信号を再生するための５つのスピーカの配置例を示す。 ｎ＝２の場合のダウンミックスされた２チャネル音響信号を再生するための２つのスピーカの配置例を示す。 ｍ＝７の場合のｍチャネル音響信号を再生するための７つのスピーカの配置例を示す。 ｎ＝２且つｍ＝３の場合の、本発明に従った装置の実施形態の例のブロック図を示す。 ｎ＝２且つｍ＝４の場合の、本発明に従った装置の実施形態の例のブロック図を示す。 ｎ＝２且つｍ＝５の場合の、本発明に従った装置の実施形態の例のブロック図を示す。 ｎ＝２且つｍ＝７の場合の、本発明に従った装置の実施形態の例のブロック図を示す。 ｎ＝４の場合の、本発明に従った装置の実施形態のさらなる例のブロック図を示す。 図面中の同じ参照番号および文字は、同じまたは機能的に等価な要素を指定する。

本発明の方法は、ｍチャネル信号成分をそれぞれＬｏ信号およびＲｏ信号に結合する前にｍチャネル信号成分を前処理することにより、上記の歪みを補正することを目的としている。

典型的な構成は、図１および２にて参照する上記のもののように、（ｍ＝５であって）Ｌ、Ｒ、Ｃ、Ｌｓ、およびＲｓがそれぞれ、マルチチャネル音声信号のフロントレフト、フロントライト、センター、バックレフト、およびバックライト成分であり、既に上記したように、対応するスピーカによって再生される状況を提供する。

入力マルチチャネル音声信号には、様々な数のチャネルが存在する多くの状況が可能である。すなわち、ｍ＝３の場合はＲ、Ｌ、Ｃ信号成分を有し、ｍ＝４ではＲ、Ｌ、Ｒｓ、Ｌｓ、ｍ＝５ではＬ、Ｒ、Ｃ、Ｌｓ、およびＲｓ信号成分の全てを有し、より大きなｍの値もある。

いくつかの具体的な本発明の方法の実施形態の非限定的な例が、以下に記載されるであろう。

本発明の第１の実施例は、ｍ＝３（Ｌ、Ｒ、Ｃ）且つｎ＝２（Ｌｏ、Ｒｏ）であって、図４に示されており、ｍチャネル音声信号をｎチャネル音声信号にダウンミックスするのに先立つ、ｍチャネル音声信号のフロントセンターサラウンド信号成分Ｃの、第１信号前処理Ｈ１および第２信号前処理Ｈ２を提供する。フロントセンターサラウンド信号成分Ｃに対する前処理ステップは、少なくとも以下の式を実質的に満たすそれぞれ第１フィルタ処理機能Ｈ１および第２フィルタ処理機能Ｈ２によるプレフィルタ処理と等価である。
Ｈ（ｃ−ｒｅ）＝Ｈ１＊Ｈ（ｆｒ−ｒｅ）、および、
Ｈ（ｃ−ｌｅ）＝Ｈ２＊Ｈ（ｆｌ−ｌｅ）、
ここでＨ（ｃ−ｒｅ）およびＨ（ｃ−ｌｅ）は、ｍチャネルサラウンド再生状況における、フロントセンタースピーカの位置と、それぞれ聞き手の右耳の位置および左耳の位置との間の伝達経路の周波数特性である。Ｈ（ｆｒ−ｒｅ）は、ｎチャネルステレオ再生状況における、"フロントライト"スピーカの位置と聞き手の右耳の位置との間の伝達経路の周波数特性である。Ｈ（ｆｌ−ｌｅ）は、ｎチャネルステレオ再生状況における、"フロントレフト"スピーカの位置と聞き手の左耳の位置との間の伝達経路の周波数特性である。

ｍ＝４（Ｌ、Ｌｓ、Ｒ、Ｒｓ）且つｎ＝２（Ｌｏ、Ｒｏ）の場合の本発明の別の実施例が、図５に示され、以下の前処理を提供する。

より正確に言うと、第３フィルタ処理機能Ｈ３によってＲｓをプレフィルタ処理することによってＲｓ信号は前処理される。第３フィルタは次式を満たす。
Ｈ（ｂｒ−ｒｅ）＝Ｈ３＊Ｈ（ｆｒ−ｒｅ）
また、Ｌｓは第４フィルタＨ４によってＬｓをプレフィルタ処理することによって前処理される。第４フィルタは次式を満たす。
Ｈ（ｂｌ−ｌｅ）＝Ｈ４＊Ｈ（ｆｌ−ｌｅ）
ここでＨ（ｂｌ−ｌｅ）は、ｍチャネルサラウンド再生状況における、"バックレフト"スピーカの位置と聞き手の左耳の位置との間の伝達経路の周波数特性である。Ｈ（ｂｒ−ｒｅ）は、ｍチャネルサラウンド再生状況における、"バックライト"スピーカの位置と聞き手の右耳の位置との間の伝達経路の周波数特性である。Ｈ（ｆｌ−ｌｅ）およびＨ（ｆｒ−ｒｅ）は上記の通り定義されている。

このようにすることにより、ステレオ再生状況（ｎ＝２）の場合、聞き手は自分の右耳で次のＲｓ信号成分を受け取るであろう。
Ｒｓ・Ｈ３・β・Ｈ（ｆｒ−ｒｅ）＝Ｒｓ・Ｈ（ｂｒ−ｒｅ）／Ｈ（ｆｒ−ｒｅ）・β・Ｈ（ｆｒ−ｒｅ）＝β・Ｒｓ・Ｈ（ｂｒ−ｒｅ）
これは、ｍチャネルサラウンド再生状況（ｍ＝５）において、聞き手の右耳が知覚したであろうものであり得る。

一般に、Ｈ３に対する厳密な解を得ることは実現不可能なので、あるいは解は存在しないので、
Ｈ３'・Ｈ（ｆｒ−ｒｅ）≒Ｈ（ｂｒ−ｒｅ）
である近似Ｈ３'が使用される。

聞き手の左耳によるＬｓ信号成分の知覚に対する等価な計算も、もちろん有効である。
Ｌｓ・Ｈ４・β・Ｈ（ｆｌ−ｌｅ）＝Ｌｓ・Ｈ（ｂｌ−ｌｅ）／Ｈ（ｆｌ−ｌｅ）・β・Ｈ（ｆｌ−ｌｅ）＝β・Ｌｓ・Ｈ（ｂｌ−ｌｅ）
そして等価な近似は、
Ｈ４'・Ｈ（ｆｌ−ｌｅ）≒Ｈ（ｂｌ−ｌｅ）
である。

一般的に、ダウンミックス方法は、ｎチャネル音声信号の右手チャネル成分（Ｒｏ）を次のように生成する。
Ｒｏ＝δ・Ｒ＋β・Ｈ３・Ｒｓ＋Ａ（ｍ）
ここで、Ｒはｍチャネル音声信号のフロントライト信号成分であり、δおよびβは好ましくは≦１である乗算係数であり、Ａ（ｍ）はｍに依存する式である。

同様に、ダウンミックス部は、ｎチャネル音声信号の左手チャネル成分（Ｌｏ）を次のように生成する。
Ｌｏ＝δ・Ｌ＋β・Ｈ４・Ｌｓ＋Ｂ（ｍ）
ここで、Ｌはｍチャネル音声信号のフロントレフト信号成分であり、δおよびβは好ましくは≦１である乗算係数であり、Ｂ（ｍ）はｍに依存する式である。

ｍ＝３（図４の実施例）の場合、成分Ｌ、Ｒ、Ｃは存在するが、成分ＲｓおよびＬｓは存在しておらず、従って次の式を得る。
Ｒｏ＝δ・Ｒ＋α・Ｈ１・Ｃ
Ｌｏ＝δ・Ｌ＋α・Ｈ２・Ｃ
ここで、Ａ（ｍ）＝α・Ｈ１・ＣおよびＢ（ｍ）＝α・Ｈ２・Ｃであり、ＲｓおよびＬｓに関連する寄与は存在しない。

ｍ＝４（図５の実施例）の場合、成分Ｌ、Ｒ、Ｌｓ、Ｒｓが存在するが、成分Ｃは存在しない。従って、ＬｏおよびＲｏの上式においてＡ（ｍ）＝Ｂ（ｍ）＝０を得る。

ｍ＝５（図６の実施例）の場合、成分Ｌ、Ｒ、Ｃ、Ｌｓ、Ｒｓが存在し、Ｌｏ、Ｒｏの上式においてＡ（ｍ）＝α・Ｈ１・ＣおよびＢ（ｍ）＝α・Ｈ２・Ｃである。ここで、Ｃはｍ＝５の場合のｍチャネル音声信号において上記の通り定義されたセンター信号成分であり、αは１よりも小さい乗算係数であり、Ｈ１、Ｈ２は上記の通り定義された第１および第２フィルタである。

本発明の方法のさらなる実施例（図７参照）が、ｍ＝７の入力チャネルを有する入力マルチチャネル音声信号の状況に当てはまる。

図３を参照すると、この場合、ｍ＝５のように、それぞれフロントレフト、フロントライト、センター、バックレフト、およびバックライトであるマルチチャネル音声信号の５つの成分Ｌ、Ｒ、Ｃ、Ｌｓ、およびＲｓを依然として有し、さらに、側方右Ｒｓｓチャネルおよび側方左Ｌｓｓチャネルで与えられる２つの付加的な成分を有する。

ｍ＝７のこの場合、本発明の方法は、ｍチャネル音声信号をｎチャネルステレオ音声信号にダウンミックスするのに先立って、ｍチャネル音声信号の側方右信号成分（Ｒｓｓ）を前処理するためのフィルタ処理機能（Ｈ５）による第５信号前処理を提供する。側方右信号成分に対する前処理ステップは、次の式を少なくとも実質的に満たすフィルタ処理機能Ｈ５であるプレフィルタ処理ステップと等価である。
Ｈ（ｓｒ−ｒｅ）＝Ｈ５＊Ｈ（ｆｒ−ｒｅ）
ここで、Ｈ（ｓｒ−ｒｅ）は、７チャネルサラウンド再生状況における、"側方右"スピーカＲｓｓの位置と聞き手の右耳の位置との間の伝達経路の周波数特性である。Ｈ（ｆｒ−ｒｅ）は、ｎチャネルステレオ再生状況における、"フロントライト"スピーカの位置と聞き手の右耳の位置との間の伝達経路について上記の通り定義された周波数特性である。

さらに、本発明の方法は、ｍチャネル音声信号をｎチャネルステレオ音声信号にダウンミックスするのに先立って、ｍチャネル音声信号の側方左信号成分（Ｌｓｓ）を前処理するためのフィルタ処理機能（Ｈ６）による第６信号前処理を提供する。側方左信号成分に対する前処理ステップは、次の式を少なくとも実質的に満たすフィルタ処理機能Ｈ６であるプレフィルタ処理ステップと等価である。
Ｈ（ｓｌ−ｌｅ）＝Ｈ６＊Ｈ（ｆｌ−ｌｅ）
ここで、Ｈ（ｓｌ−ｌｅ）は、ｍ＝７の状況における、"側方左"スピーカＬｓｓの位置と聞き手の左耳の位置との間の伝達経路の周波数特性である。Ｈ（ｆｌ−ｌｅ）は、ｎチャネルステレオ再生状況における、"フロントレフト"スピーカの位置と聞き手の左耳の位置との間の伝達経路について上記の通り定義された周波数特性である。

ｍ＝７の場合、Ａ（ｍ）＝α・Ｈ１・Ｃ＋γ・Ｈ５・Ｒｓｓ、および、Ｂ（ｍ）＝α・Ｈ２・Ｃ＋γ・Ｈ６・Ｌｓｓである。

本発明の方法のさらなる実施例は、ｍチャネル音声信号の"側方右"信号成分の信号と"側方左"信号成分の信号とが前処理され、続いて"バックライト"信号成分および"バックレフト"信号成分と結合され、ｎチャネル音声再生配置の右および左サラウンドスピーカへと供給されるような状況に対して当てはまる。これは図８の実施例に示されている。これらの場合、本発明の方法は、ｍチャネル音声信号をｎチャネル音声信号にダウンミックスするのに先立って、ｍチャネル音声信号の側方右信号成分（Ｒｓｓ）を前処理するためのフィルタ処理機能（Ｈ７）による第７信号前処理を提供する。側方右信号成分に対する前処理ステップは、次の式を少なくとも実質的に満たすフィルタ処理機能Ｈ７であるプレフィルタ処理ステップと等価である。
Ｈ（ｓｒ−ｒｅ）＝Ｈ７＊Ｈ（ｂｒ−ｒｅ）
ここで、Ｈ（ｓｒ−ｒｅ）は、ｍチャネルサラウンド再生状況における、"側方右"スピーカの位置と聞き手の右耳の位置との間の伝達経路の周波数特性である。Ｈ（ｂｒ−ｒｅ）は、ｎチャネル再生状況における、"バックライト"スピーカＲｓｏの位置と聞き手の右耳の位置との間の伝達経路の周波数特性である。

これらの場合、本発明の方法は、ｍチャネル音声信号をｎチャネル音声信号にダウンミックスするのに先立って、ｍチャネル音声信号の側方左信号成分（Ｌｓｓ）を前処理するためのフィルタ処理機能（Ｈ８）による第８信号前処理をさらに提供する。側方左信号成分に対する前処理ステップは、次の式を少なくとも実質的に満たすフィルタ処理機能Ｈ８であるプレフィルタ処理ステップと等価である。
Ｈ（ｓｌ−ｌｅ）＝Ｈ８＊Ｈ（ｂｌ−ｌｅ）
ここで、Ｈ（ｓｌ−ｌｅ）は、ｍチャネルサラウンド再生状況における、"側方左"スピーカの位置と聞き手の左耳の位置との間の伝達経路の周波数特性である。Ｈ（ｂｌ−ｌｅ）は、ｎチャネル再生状況における、"バックレフト"スピーカＬｓｏの位置と聞き手の左耳の位置との間の伝達経路の周波数特性である。

上記の場合、ｎチャネル信号のさらなる成分が生成される。すなわち、
Ｒｓｏ＝ε・Ｒｓ＋ζ・Ｈ７・Ｒｓｓ、および、
Ｌｓｏ＝ε・Ｌｓ＋ζ・Ｈ８・Ｌｓｓ
である。ここで、Ｒｓｏはバックライトスピーカに適用された合成信号であり、Ｌｓｏはバックレフトスピーカに適用された合成信号であり、εおよびζは好ましくは≦１である乗算係数である。

この場合、好ましくは
Ｒｏ＝δ・Ｒ
Ｌｏ＝δ・Ｌ
である。

この実施例においては、側方左スピーカ信号および側方右スピーカ信号が、バックレフトスピーカおよびバックライトスピーカにそれぞれ加えられるようなダウンミックスである。そこで、ｍ＝６（Ｒ、Ｒｓ、Ｒｓｓ、Ｌ、Ｌｓ、Ｌｓｓ）を仮定すると、図８に示されるように、ダウンミックスによってｎ＝４（Ｒ、Ｒｓｏ、Ｌ、Ｌｓｏ）が生じる。

前の実施例を出発点として、さらなる実施例においては、ｍチャネル信号中にセンター成分Ｃがさらに存在し、これは、それぞれ上述の係数Ｈ１、Ｈ２によって乗算されたｎチャネル信号のＲｏ成分およびＬｏ成分に適用され、以下を得る。
Ｒｏ＝δ・Ｒ＋Ｈ１・Ｃ
Ｌｏ＝δ・Ｌ＋Ｈ２・Ｃ

一般的に、様々な式中の乗算係数（α、β、δ、η、γ、ε、ζ）の存在は、オリジナルの音響成分の寄与を比例的に減じることにより、ダウンミックスされた信号によって生成される音の全体的なレベルを制御する必要性を考慮するものである。従って、これらのそれぞれは、１よりも小さな値に設定される。

フィルタ処理機能Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４、Ｈ５、Ｈ６のフィルタ機能性を実現するための好ましい方法は、そのフィルタ係数が固定され、予め計算されている離散時間型有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタによって実行される。

フィルタ係数は、フィルタに所望されるインパルス応答である、それぞれＫ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４、Ｋ５、Ｋ６から導出することができる。

例えば、非再帰的直接型フィルタに対しては、係数ベクトルはインパルス応答関数と同一である。Ｋ１およびＫ２は後で記載されるように計算される。

Ｋ１の計算は、伝達経路インパルス応答Ｋ（ｆｒ−ｒｅ）およびＫ（ｂｒ−ｒｅ）に基づいている。これらは、対応する伝達経路周波数特性Ｈ（ｆｒ−ｒｅ）、Ｈ（ｂｒ−ｒｅ）の時間領域の対応物である。

Ｈ（ｆｌ−ｌｅ）およびＨ（ｂｌ−ｌｅ）に対応して、それぞれＫ（ｆｌ−ｌｅ）およびＫ（ｂｌ−ｌｅ）に基づいたＫ２の計算に対して同じことが当てはまる。

Ｋ１およびＫ２の計算結果は、それぞれフィルタ処理機能Ｈ１およびＨ２の時間領域の対応物である。

当該伝達経路インパルス応答を決定するための共通の方法は、部屋の中、好ましくは無響室の中に適切に配置されたスピーカとマイクロホンとを用いた測定用設定において、これらを直接記録することである。

ダミーヘッドマイクロホンの使用は、一般的で、この場合、頭部インパルス応答（ＨＲＩＲ）を取得するための好ましい方法である。頭部インパルス応答は、頭部伝達関数（ＨＲＴＦ）の時間領域の対応物である。

Ｋ１を計算するための好ましい方法は、入力信号によるフィルタの畳み込みを表し、出力信号によって特定される、一次方程式系の最小二乗近似の既知の概念を使用することである。

この方法は、逆フィルタリングまたはデコンボリューションとしても知られている概念に属するものであり、以下において簡潔に記載される。

ここで
Ｋ（ｆｒ−ｒｅ）（＊）Ｋ１＝Ｋ（ｂｒ−ｒｅ）
を適用し、（＊）はコンボリューションオペレータである（離散型コンボリューションを意味する）。

行列型の方程式系に展開すると、左側の式は、Ｋ（ｆｒ−ｒｅ）から形成され、Ｋ１と等価なベクトルによって乗算されたテプリッツ行列となり、右側の式はＫ（ｂｒ−ｒｅ）と等価なベクトルである。

この一次方程式系に対して、既知の最小二乗近似解法の１つ、例えば特異値分解（ＳＶＤ）が次いで実行される。これは、Ｋ１に対する適切な解を生じる。

同じ計算が、Ｋ２に対してそれぞれ次式を用いて実行される。
Ｋ（ｆｌ−ｌｅ）（＊）Ｋ２＝Ｋ（ｂｌ−ｌｅ）

装置のいくつかの例に関する限り、ｍチャネル音声信号をｎチャネル音声信号に変換する本発明の方法を実施するために、以下を適用することができる。

オリジナルのｍチャネル信号の伝達の場合、本発明の方法は、本方法の実施用の手段を含むように適切に変更された、消費者用オーディオ装置中で実施することができる。

図４、５、６、および７を参照すると、本発明に従った装置の実施形態の例の４つのブロック図が、ｎ＝２且つそれぞれｍ＝３、４、５、７の場合について記載されている。図８においては、ｍ＝６且つｎ＝４である実施形態のさらなる例が示されている。

本発明の方法は、コンピュータ用のプログラムによって有利に実施することができる。プログラムは、このプログラムをコンピュータ上で実行した場合に、本方法の一または複数のステップを実施するためのプログラムコーディング手段を有する。従って、保護の範囲はコンピュータ用のそのようなプログラム、さらに、その中に記憶されたメッセージを有するコンピュータ可読手段にまで及ぶものと理解される。当該コンピュータ可読手段は、このプログラムをコンピュータ上で実行した場合に、本方法の一または複数のステップを実施するためのプログラムコーディング手段を有する。

発明の主題に対する多くの変更、修正、変化、およびその他の使途および用途が、その好ましい実施例を開示した明細書および添付の図面を考慮した後には、当業者にとって明らかとなるであろう。

当業者であれば、上記の記載の教示から出発して、本発明を実行することが可能であるので、さらなる実施の詳細は記載されない。

Claims (17)

1. ｍチャネル音声信号をｎチャネル音声信号にダウンミックスする方法であって、ｍはｍ＞ｎである整数であり、ｎはｎ≧２である整数であり、
   聞き手の一方側における前記ｎチャネル音声信号のうちの一のｎチャネル音声信号を、前記一方側と同じ側のみにおける前記ｍチャネル音声信号の一の信号成分を含む第１項と、ｍに依存し、前記同じ側のみにおける前記ｍチャネル音声信号の一または複数の追加信号成分を含み、少なくとも一の対応するフィルタ処理機能によって乗算された第２項と、の組み合わせによって生成するステップを備え、
   前記フィルタ処理機能は、
   ｍチャネル再生状況における、前記一または複数の追加信号成分のそれぞれの信号成分のスピーカの位置と、聞き手の対応する右耳または左耳の位置との間の伝達経路の周波数特性と、
   ｎチャネル再生状況における、ダウンミックスされた前記一のｎチャネル音声信号のスピーカの位置と、聞き手の対応する右耳または左耳の位置との間の伝達経路の周波数特性と、
   に依存する方法。
2. ｍチャネル音声信号をｎチャネル音声信号にダウンミックスする装置であって、ｍはｍ＞ｎである整数であり、ｎはｎ≧２である整数であり、
   前記ｍチャネル音声信号を受け取る入力と、
   前記ｍチャネル音声信号を前記ｎチャネル音声信号に変換するダウンミックス回路と、
   前記ｎチャネル音声信号を対応するスピーカに供給する出力と、
   を備え、
   前記ダウンミックス回路は、聞き手の一方側における前記ｎチャネル音声信号のうちの一のｎチャネル音声信号を、前記一方側と同じ側のみにおける前記ｍチャネル音声信号の一の信号成分を含む第１項と、ｍに依存し、前記同じ側のみにおける前記ｍチャネル音声信号の一または複数の追加信号成分を含み、少なくとも一の対応するフィルタ処理機能によって乗算された第２項と、の組み合わせによって生成する手段を備え、
   前記フィルタ処理機能は、
   ｍチャネル再生状況における、前記一または複数の追加信号成分のそれぞれの信号成分のスピーカの位置と、聞き手の対応する右耳または左耳の位置との間の伝達経路の周波数特性と、
   ｎチャネル再生状況における、ダウンミックスされた前記一のｎチャネル音声信号のスピーカの位置と、聞き手の対応する右耳または左耳の位置との間の伝達経路の周波数特性と、
   に依存する装置。
3. 前記ダウンミックス回路は、前記ｍチャネル音声信号を前記ｎチャネル音声信号にダウンミックスするのに先立って、前記ｍチャネル音声信号のフロントセンターサラウンド信号成分（Ｃ）を前処理する第１および第２信号前処理部を備え、前記フロントセンターサラウンド信号成分に対する前記前処理は、それぞれ第１プレフィルタ処理機能Ｈ１および第２プレフィルタ処理機能Ｈ２に等価であって、前記第１プレフィルタ処理機能Ｈ１および前記第２プレフィルタ処理機能Ｈ２は、式
   Ｈ（ｃ−ｒｅ）＝Ｈ１＊Ｈ（ｆｒ−ｒｅ）および
   Ｈ（ｃ−ｌｅ）＝Ｈ２＊Ｈ（ｆｌ−ｌｅ）
   を少なくとも実質的に満たし、
   Ｈ（ｃ−ｒｅ）およびＨ（ｃ−ｌｅ）は、前記ｍチャネル再生状況における、フロントセンタースピーカの位置と、前記聞き手のそれぞれ前記右耳の前記位置および前記左耳の前記位置との間の前記伝達経路の前記周波数特性であり、
   Ｈ（ｆｒ−ｒｅ）は、前記ｎチャネル再生状況における、フロントライトスピーカの位置と、前記聞き手の前記右耳の前記位置との間の前記伝達経路の前記周波数特性であり、
   Ｈ（ｆｌ−ｌｅ）は、前記ｎチャネル再生状況における、フロントレフトスピーカの位置と、前記聞き手の前記左耳の前記位置との間の前記伝達経路の前記周波数特性である、請求項２に記載の装置。
4. 前記ダウンミックス回路は、前記ｍチャネル音声信号を前記ｎチャネル音声信号にダウンミックスするのに先立って、前記ｍチャネル音声信号のバックライトサラウンド信号成分（Ｒｓ）を前処理する第３信号前処理部を備え、前記バックライトサラウンド信号成分に対する前記前処理は第３プレフィルタ処理機能Ｈ３に等価であって、前記第３プレフィルタ処理機能Ｈ３は、式
   Ｈ（ｂｒ−ｒｅ）＝Ｈ３＊Ｈ（ｆｒ−ｒｅ）
   を少なくとも実質的に満たし、
   Ｈ（ｂｒ−ｒｅ）は、前記ｍチャネル再生状況における、バックライトスピーカの位置と、前記聞き手の前記右耳の前記位置との間の前記伝達経路の前記周波数特性であり、
   Ｈ（ｆｒ−ｒｅ）は、前記ｎチャネル再生状況における、フロントライトスピーカの位置と、前記聞き手の前記右耳の前記位置との間の前記伝達経路の前記周波数特性である、請求項２または請求項３に記載の装置。
5. 前記ダウンミックス回路は、前記ｍチャネル音声信号を前記ｎチャネル音声信号にダウンミックスするのに先立って、前記ｍチャネル音声信号のバックレフトサラウンド信号成分（Ｌｓ）を前処理する第４信号前処理部を備え、前記バックレフトサラウンド信号成分に対する前記前処理は第４プレフィルタ処理機能Ｈ４に等価であって、前記第４プレフィルタ処理機能Ｈ４は、式
   Ｈ（ｂｌ−ｌｅ）＝Ｈ４＊Ｈ（ｆｌ−ｌｅ）
   を少なくとも実質的に満たし、
   Ｈ（ｂｌ−ｌｅ）は、前記ｍチャネル再生状況における、バックレフトスピーカの位置と、前記聞き手の前記左耳の前記位置との間の前記伝達経路の前記周波数特性であり、
   Ｈ（ｆｌ−ｌｅ）は、前記ｎチャネル再生状況における、フロントレフトスピーカの位置と、前記聞き手の前記左耳の前記位置との間の前記伝達経路の前記周波数特性である、請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の装置。
6. 前記ダウンミックス回路は、前記ｎチャネル音声信号の右手チャネル成分（Ｒｏ）を
   Ｒｏ＝δ・Ｒ＋β・Ｈ３・Ｒｓ＋Ａ（ｍ）
   に従って生成し、
   Ｒは、前記ｍチャネル音声信号のフロントライト信号成分であり、δおよびβは好ましくは≦１である乗算係数であり、Ａ（ｍ）はｍに依存する式である、請求項４または請求項５に記載の装置。
7. 前記ダウンミックス回路は、前記ｎチャネル音声信号の左手チャネル成分（Ｌｏ）を
   Ｌｏ＝δ・Ｌ＋β・Ｈ４・Ｌｓ＋Ｂ（ｍ）
   に従って生成し、
   Ｌは、前記ｍチャネル音声信号のフロントレフト信号成分であり、δおよびβは好ましくは≦１である乗算係数であり、Ｂ（ｍ）はｍに依存する式である、請求項５または請求項６に記載の装置。
8. ｍ＝４且つｎ＝２の場合、Ａ（ｍ）＝Ｂ（ｍ）＝０である請求項７に記載の装置。
9. ｍ＝５且つｎ＝２の場合、Ａ（ｍ）＝α・Ｈ１・ＣおよびＢ（ｍ）＝α・Ｈ２・Ｃであり、Ｃは５チャネル音声信号の前記フロントセンターサラウンド信号成分であり、αは１よりも小さい乗算係数である、請求項７に記載の装置。
10. 前記ダウンミックス回路は、前記ｍチャネル音声信号を前記ｎチャネル音声信号にダウンミックスするのに先立って、前記ｍチャネル音声信号の側方右信号成分（Ｒｓｓ）を前処理する第５信号前処理部を備え、前記側方右信号成分に対する前記前処理は第５プレフィルタ処理機能Ｈ５に等価であって、前記第５プレフィルタ処理機能Ｈ５は、式
    Ｈ（ｓｒ−ｒｅ）＝Ｈ５＊Ｈ（ｆｒ−ｒｅ）
    を少なくとも実質的に満たし、
    Ｈ（ｓｒ−ｒｅ）は、前記ｍチャネル再生状況における、側方右スピーカの位置と、前記聞き手の前記右耳の前記位置との間の前記伝達経路の前記周波数特性であり、
    Ｈ（ｆｒ−ｒｅ）は、前記ｎチャネル再生状況における、前記フロントライトスピーカの前記位置と、前記聞き手の前記右耳の前記位置との間の前記伝達経路の前記周波数特性である、請求項６または請求項７に記載の装置。
11. 前記ダウンミックス回路は、前記ｍチャネル音声信号を前記ｎチャネル音声信号にダウンミックスするのに先立って、前記ｍチャネル音声信号の側方左信号成分（Ｌｓｓ）を前処理する第６信号前処理部を備え、前記側方左信号成分に対する前記前処理は第６プレフィルタ処理機能Ｈ６と等価であって、前記第６プレフィルタ処理機能Ｈ６は、式
    Ｈ（ｓｌ−ｌｅ）＝Ｈ６＊Ｈ（ｆｌ−ｌｅ）
    を少なくとも実質的に満たし、
    Ｈ（ｓｌ−ｌｅ）は、前記ｍチャネル再生状況における、側方左スピーカの位置と、前記聞き手の前記左耳の前記位置との間の前記伝達経路の前記周波数特性であり、
    Ｈ（ｆｌ−ｌｅ）は、前記ｎチャネル再生状況における、前記フロントレフトスピーカの前記位置と、前記聞き手の前記左耳の前記位置との間の前記伝達経路の前記周波数特性である、請求項６、７、１０のいずれか１項に記載の装置。
12. ｍ＝７の場合、Ａ（ｍ）＝α・Ｈ１・Ｃ＋γ・Ｈ５・Ｒｓｓ、および、Ｂ（ｍ）＝α・Ｈ２・Ｃ＋γ・Ｈ６・Ｌｓｓである、請求項１１に記載の装置。
13. ｎ＝２である請求項３から７、１０から１２のいずれか１項に記載の装置。
14. 前記ダウンミックス回路は、前記ｍチャネル音声信号を前記ｎチャネル音声信号にダウンミックスするのに先立って、前記ｍチャネル音声信号の側方右信号成分（Ｒｓｓ）を前処理する第７信号前処理部を備え、前記側方右信号成分に対する前記前処理は第７プレフィルタ処理機能Ｈ７と等価であって、前記第７プレフィルタ処理機能Ｈ７は、式
    Ｈ（ｓｒ−ｒｅ）＝Ｈ７＊Ｈ（ｂｒ−ｒｅ）
    を少なくとも実質的に満たし、
    Ｈ（ｓｒ−ｒｅ）は、前記ｍチャネル再生状況における、側方右スピーカの位置と、前記聞き手の前記右耳の前記位置との間の前記伝達経路の前記周波数特性であり、
    Ｈ（ｂｒ−ｒｅ）は、前記ｎチャネル再生状況における、バックライトスピーカの位置と、前記聞き手の前記右耳の前記位置との間の前記伝達経路の前記周波数特性である、請求項２または請求項３に記載の装置。
15. 前記ダウンミックス回路は、前記ｍチャネル音声信号を前記ｎチャネル音声信号にダウンミックスするのに先立って、前記ｍチャネル音声信号の側方左信号成分（Ｌｓｓ）を前処理する第８信号前処理部を備え、前記側方左信号成分に対する前記前処理は第８プレフィルタ処理機能Ｈ８と等価であって、前記第８プレフィルタ処理機能Ｈ８は、式
    Ｈ（ｓｌ−ｌｅ）＝Ｈ８＊Ｈ（ｂｌ−ｌｅ）
    を少なくとも実質的に満たし、
    Ｈ（ｓｌ−ｌｅ）は、前記ｍチャネル再生状況における、側方左スピーカの位置と、前記聞き手の前記左耳の前記位置との間の前記伝達経路の前記周波数特性であり、
    Ｈ（ｂｌ−ｌｅ）は、前記ｎチャネル再生状況における、バックレフトスピーカの位置と、前記聞き手の前記左耳の前記位置との間の前記伝達経路の前記周波数特性である、請求項２、３、１４のいずれか１項に記載の装置。
16. 前記ダウンミックス回路は、フロントライト信号成分（Ｒｏ）、フロントレフト信号成分（Ｌｏ）、リアライト信号成分（Ｒｓｏ）、および、リアレフト信号成分（Ｌｓｏ）を有するｎチャネル音声信号を生成し、
    Ｒｏ＝δ・Ｒ、
    Ｌｏ＝δ・Ｌ、
    Ｒｓｏ＝ε・Ｒｓ＋ζ・Ｈ７・Ｒｓｓ、
    Ｌｓｏ＝ε・Ｌｓ＋ζ・Ｈ８・Ｌｓｓ、
    である、請求項１５に記載の装置。
17. 前記ダウンミックス回路は、フロントライト信号成分（Ｒｏ）、フロントレフト信号成分（Ｌｏ）、リアライト信号成分（Ｒｓｏ）、およびリアレフト信号成分（Ｌｓｏ）を有するｎチャネル音声信号を生成し、
    Ｒｏ＝δ・Ｒ＋Ｈ１・Ｃ、
    Ｌｏ＝δ・Ｌ＋Ｈ２・Ｃ、
    Ｒｓｏ＝ε・Ｒｓ＋ζ・Ｈ７・Ｒｓｓ、
    Ｌｓｏ＝ε・Ｌｓ＋ζ・Ｈ８・Ｌｓｓ、
    である、請求項１５に記載の装置。

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