JP3560215B2 - 信号レベルの圧縮を用いた音像定位処理装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スピーカから受聴者周囲に音像定位させた音をサラウンド音として再生する音像定位処理手段を備えた技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種のサラウンド信号処理装置として、本出願人により例えば特開平8−51698号公報、特開平8−265899号公報など多数の関連発明が出願されている。
これらのサラウンド信号処理装置は、通常、前方3個のスピーカ、後方2個のスピーカによる配置を必要とするものに対し、後方2個のスピーカ用の信号を音像定位技術で処理を行い、前方左右の信号に加算し、前方2個のスピーカでの再生により手軽にサラウンド信号を楽しもうとするものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
このような音像定位技術において、特にドルビーサラウンド(ドルビーラボラトリーズ・コーポレーションの登録商標)を対象とする場合、受聴者の後方位置への音を前方の2スピーカで再生するため物理的に低音域が増強されたような特性となり信号処理上クリップしやすいという問題が発生していた。特に、映画をもとに作られたホームビデオ用ソフトでは爆発音とか衝撃音が多く用いられているため、この問題が顕著であった。また、最近は信号の劣化を防ぐためデジタル信号で信号処理を行うが、クリップレベルが明確に制限にされるため明らかなクリップ音が発生する。しかも、このクリップにより音像定位処理の因果関係が崩れるため、クリップした瞬間、演算された音像が消えて前方から聞こえることもある。
【0004】
これらの問題を防ぐため、デジタル信号のフルビットのレベルに対し基準レベルを十分に下げて使用するしか方法がなかった。例えばフルビット16ビットで決まる最大レベルに対し−20dB位に基準レベルを設定する。しかし、このようにするとSN比が悪化してしまう。特にテレビに組み込む場合、もともとのシステムノイズが高いため一層顕著となる。
【0005】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は、上述した従来例に係る問題点に鑑みてなされたもので、音像定位技術を用いて後方音を含むサラウンド音をスピーカから再生する際、音像定位処理に先立ち信号レベル圧縮を行うことにより音像定位処理に伴うクリップ音が発生することや音像定位の崩れを防止することができ、入力信号として対となる2つの入力信号を圧縮処理の対象とする場合に、対の2入力信号の相互レベル関係を保って1つの制御信号により2つの入力信号のレベル制御を同時に行うことができる信号レベルの圧縮を用いた音像定位処理装置を得ることを目的とするものである。
【0006】
本発明は、前記課題を解決するために、入力信号を受聴者周辺位置に音像定位させた信号に処理してスピーカからサラウンド音を再生するようにした音像定位処理手段の前段に、入力信号のレベルを圧縮処理して前記音像定位処理手段への入力信号のレベルがクリップするのを防止する入力信号レベル圧縮処理手段として、与えられる制御信号に基づいて利得を制御することにより入力信号をレベル圧縮処理して前記音像定位処理手段に出力する第1のレベル制御手段と、前記第1のレベル制御手段の前段に、入力信号を遅延させる遅延手段とを対として2つ備えるとともに、前記第1のレベル制御手段に制御信号を与えるために、前記第1のレベル制御手段にすでに与えられた制御信号に基づいて利得を制御することにより入力信号をレベル圧縮処理する第2のレベル制御手段と、前記入力信号として対となる2つの入力信号のうち信号レベルの大きい入力信号を選択して前記第2のレベル制御手段への入力信号として供給する2入力処理手段と、前記第2のレベル制御手段の出力レベルを検出するレベル検出手段と、前記レベル検出手段の出力を積分して平滑化した出力を送出する積分手段と、前記積分手段を介して平滑化された出力のレベルに応じてレベル圧縮処理すべく制御信号を生成して、対となる2つの入力信号を圧縮処理する前記第1のレベル制御手段と前記第2のレベル制御手段とにそれぞれ出力する制御信号出力手段とを備えるものである。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図を参照して説明する。図1は本発明の信号レベルの圧縮を用いた音像定位処理装置の一例を示すブロック図である。
図1に示される音像定位処理装置は、入力信号を受聴者周辺位置に音像定位させた信号に処理して受聴者前方位置に配置した一対のスピーカL、Rからサラウンド音を再生するようにした音像定位処理装置手段としての音像定位フィルタ1の前段に、入力信号のレベルを圧縮処理して前記音像定位フィルタ1への入力信号のレベルがクリップするのを防止する入力信号レベル圧縮処理手段を設けたものである。
【0011】
入力信号レベル圧縮処理手段の図中、上段部分は、本来の信号処理部分であり、与えられる制御信号に基づいて利得を制御することにより入力信号をレベル圧縮処理して前記音像定位フィルタ1に出力する第1のレベル制御部2と、入力信号を遅延させる遅延部3とを備えていて、入力信号は、遅延部3を通り第1のレベル制御部2でレベル圧縮処理を行いレベル飽和を防いだ後音像定位フィルタ1に入力される。
また、図中、下段部分は、前記第1のレベル制御部2にレベル制御のための制御信号を生成して出力する制御信号生成部分であり、第1のレベル制御部2と同等な特性をもつ第2のレベル制御部4と、この第2のレベル制御部4の出力レベルを検出するレベル検出部5と、このレベル検出部5の出力を積分して平滑化した出力を送出する積分器6と、この積分器6を介して平滑化された出力のレベルに応じてレベル圧縮処理すべく制御信号を生成して前記第1と第2のレベル制御部2及び4に出力する制御信号出力部7とを備えてなり、入力信号は、第1のレベル制御部2と同様な特性を持つ第2のレベル制御部4を通過しレベル検出部5を通った後、積分器6による積分処理により平滑化処理され、制御信号出力部7により、積分器6の出力レベルに応じてレベル圧縮処理すべく制御信号を生成して前記第1及び第2のレベル制御部2及び4へ制御信号として供給される。
ここで、図1では、レベル制御信号を生成するために時間遅延が発生するため、本来の処理すべき図中の上段の信号レベル制御部分に遅延部3を設け、レベル制御の遅れを防いでいる。
【0012】
図2は図1の信号レベルの圧縮を用いた音像定位処理装置の一例におけるレベル圧縮特性を説明するものである。
本来、入力信号対出力特性は、図2に特性1の曲線で示されるように、入力レベルLi1(出力レベルLo1)で飽和しクリップする。
この状態では、(1)著しいクリップ音が発生する。(2)音像定位フィルタ1での処理特性が崩れ後方のサラウンド音像が不明となる。
特に、デジタル信号処理ではこの現象が非常に明確となる。
これに対し、図1における入力信号レベル圧縮処理手段を用いると、図2に特性2の曲線で示すように、入力レベルLi2で圧縮処理が始まり、上述した(1)及び(2)の問題点が解消される。
【0013】
また、図3ないし図5は図1における遅延部3の効果を詳細に説明するもので、図3はレベル変化のある入力信号波形図、図4は図1における第1のレベル制御部2を通った後の出力信号のレベル変化の概念図である。図5は遅延部3がない一般的な自動利得制御のレベル変化を示す概念図である。図3に示すように、入力信号レベルが−10dBからクリップレベルを超えて+10dBに変化すると、第1のレベル制御部2の利得を下げて、その出力信号レベルを図4に示すようにクリップレベルに下げようとするが、第1のレベル制御部2に制御信号を出力する制御信号生成手段を構成するレベル検出部5でのレベル検出や積分器6での積分処理で時間がかかり、図5に示すように、+10dBとなるめの部分の制御が間に合わずオーバーシュートが発生し、一般にアタックと呼ばれる部分が発生する。また、信号が+10dBから−10dBに下がると同様に制御が間に合わず−10dBのめの部分が減衰する。これ通常リカバリーと呼ばれる。しかし、図1に示す信号レベルの圧縮を用いた音像定位処理装置の一例では、この時間遅れを防ぐために、入力信号に遅延部3による遅延処理を加えたのでこのような現象は生じない。
【0014】
に、図6は本発明の実施の形態に係る信号レベルの圧縮を用いた音像定位処理装置を示すブロック構成図である。
図6に示す音像定位処理装置は、入力信号として対となる2入力信号の場合で、各入力信号に対応した音像定位フィルタ1a、1bがぞれぞれ備えられる場合に適用されるものである
個々の入力信号に対するレベル圧縮処理を行う入力信号レベル圧縮処理手段は上述した本発明の一例と同じであるが、後方左右の対の2入力信号を対象とするため、制御信号生成手段が本発明の一例と異なる。すなわち、本発明の実施の形態では、1対の入力信号の相互レベル関係を保つ必要があるので1つの制御信号で同時に2入力信号のレベル制御を行う。
【0015】
具体的には、入力信号レベル圧縮処理手段として、第1と第2の入力信号に対応した遅延器3a,3b及び第1のレベル制御部2a,2bをそれぞれ備えるとともに、制御信号生成手段として、対となる2つの入力信号のうち信号レベルの大きい入力信号を選択して第2のレベル制御部5への入力信号として供給する2入力処理部8を実施の形態1に対してさらに備え、制御信号出力部7は、対となる2つの入力信号をレベル圧縮処理する各第1のレベル制御部2a,2bにそれぞれ制御信号を出力する。
【0016】
ここで、入力信号のレベル検出のために、2入力処理部8の検出方法としては次の2つが考えられる。
(1)2信号の和をとる方法。
(2)2信号の大きい方の信号レベルを使う。
(1)のように、和をとる方法は、それぞれの入力信号がピーク値の半分位でも加算するとピーク値となり圧縮動作が起るので望ましくない。
他方、(2)の方法は2入力のうちいずれかがクリップレベルに近ずけば圧縮動作がはじまる。本実施の形態では、こちらの(2)の方法を対象とするもので、2入力処理部8は、対となる2つの入力信号のうち信号レベルの大きい入力信号を選択して第2のレベル制御部4への入力信号として供給する。
【0017】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、入力信号を受聴者周辺位置に音像定位させた信号に処理してスピーカからサラウンド音を再生するようにした音像定位処理手段の前段に、入力信号のレベルを圧縮処理して前記音像定位処理手段への入力信号のレベルがクリップするのを防止する入力信号レベル圧縮処理手段として、与えられる制御信号に基づいて利得を制御することにより入力信号をレベル圧縮処理して前記音像定位処理手段に出力する第1のレベル制御手段と、前記第1のレベル制御手段の前段に、入力信号を遅延させる遅延手段とを対として2つ備えるとともに、前記第1のレベル制御手段に制御信号を与えるために、前記第1のレベル制御手段にすでに与えられた制御信号に基づいて利得を制御することにより入力信号をレベル圧縮処理する第2のレベル制御手段と、前記入力信号として対となる2つの入力信号のうち信号レベルの大きい入力信号を選択して前記第2のレベル制御手段への入力信号として供給する2入力処理手段と、前記第2のレベル制御手段の出力レベルを検出するレベル検出手段と、前記レベル検出手段の出力を積分して平滑化した出力を送出する積分手段と、前記積分手段を介して平滑化された出力のレベルに応じてレベル圧縮処理すべく制御信号を生成して、対となる2つの入力信号を圧縮処理する前記第1のレベル制御手段と前記第2のレベル制御手段とにそれぞれ出力する制御信号出力手段とを備えるので、音像定位技術を用いて後方音を含むサラウンド音をスピーカから再生する際、音像定位処理に先立ち信号レベル圧縮を行うことにより音像定位処理に伴うクリップ音が発生することや音像定位の崩れを防止することができ、入力信号として対となる2つの入力信号を対象とする場合に、対の2入力信号の相互レベル関係を保って1つの制御信号により2つの入力信号のレベル制御を同時に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の信号レベルの圧縮を用いた音像定位処理装置の一例を示すブロック図である。
【図2】図1の構成におけるレベル圧縮特性の説明図である。
【図3】図1の遅延部3の効果の説明に供するもので、レベル変化のある入力信号波形図である。
【図4】図1の遅延部3の効果の説明に供するもので、図1の第1のレベル制御部2を通った後の出力信号のレベル変化の概念図である。
【図5】図1の遅延部3の効果の説明に供するもので、遅延部3がない一般的な自動利得制御のレベル変化を示す概念図である。
【図6】本発明の実施の形態に係る信号レベルの圧縮を用いた音像定位処理装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
1、1a、1b 音像定位フィルタ(音像定位処理手段)
2、2a、2b 第1のレベル制御部
3、3a、3b 遅延部
4 第2のレベル制御部
5 レベル検出部
6 積分器
7 制御信号出力部
8 2入力処理部

Claims (1)

  1. 入力信号を受聴者周辺位置に音像定位させた信号に処理してスピーカからサラウンド音を再生するようにした音像定位処理手段の前段に、入力信号のレベルを圧縮処理して前記音像定位処理手段への入力信号のレベルがクリップするのを防止する入力信号レベル圧縮処理手段として、与えられる制御信号に基づいて利得を制御することにより入力信号をレベル圧縮処理して前記音像定位処理手段に出力する第1のレベル制御手段と、
    前記第1のレベル制御手段の前段に、入力信号を遅延させる遅延手段とを対として2つ備えるとともに、
    前記第1のレベル制御手段に制御信号を与えるために、前記第1のレベル制御手段にすでに与えられた制御信号に基づいて利得を制御することにより入力信号をレベル圧縮処理する第2のレベル制御手段と、
    前記入力信号として対となる2つの入力信号のうち信号レベルの大きい入力信号を選択して前記第2のレベル制御手段への入力信号として供給する2入力処理手段と、
    前記第2のレベル制御手段の出力レベルを検出するレベル検出手段と、
    前記レベル検出手段の出力を積分して平滑化した出力を送出する積分手段と、
    前記積分手段を介して平滑化された出力のレベルに応じてレベル圧縮処理すべく制御信号を生成して、対となる2つの入力信号を圧縮処理する前記第1のレベル制御手段と前記第2のレベル制御手段とにそれぞれ出力する制御信号出力手段とを、
    備える信号レベルの圧縮を用いた音像定位処理装置。
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