JP3741737B2 - 信号合成回路、この信号合成回路を具える信号処理回路、この信号処理回路を具えるステレオオーディオ再生装置及びこのステレオオーディオ再生装置を具える視聴覚再生装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、可聴周波数スペクトル内に周波数を有する信号を受信する第１及び第２入力部と、出力部と、前記第１入力部で受信された信号の信号成分を前記出力部に通過させる第１の伝達特性を有する第１信号路と、前記第２入力部で受信された信号の信号成分を前記出力部に通過させる第２の伝達特性を有する第２信号路とを具え、前記第１及び第２の伝達特性は、前記第１信号路を通過した信号成分と前記第２信号路を通過した信号成分との間に生じる位相推移が発生する不一致を示す信号合成回路に関するものである。
【０００２】
また本発明は、ステレオオーディオ信号に相当するステレオ像信号を強め、上記タイプの信号合成回路が用いられる信号処理回路に関するものである。また本発明はこのタイプの信号処理回路を具えるステレオオーディオ再生装置に関するものである。
【０００３】
さらに本発明は、このタイプのステレオオーディオ再生装置を具える視聴覚再生装置に関するものである。
【０００４】
【従来の技術】
上記タイプの信号合成回路、信号処理回路及びステレオオーディオ再生装置は例えば米国特許明細書第4308423 号から既知である。この明細書中には、ステレオ像を強めるために信号処理回路が用いられたステレオオーディオ再生装置が開示されている。この信号処理回路は左チャネル信号と右チャネル信号との間の差を決定する。次いで遅延回路は０．１ｍｓのオーダの期間でこの差信号を遅延させる。この遅延された差信号は、元の左チャネル信号から及び右チャネル信号からそれぞれ加えられ又は減じられる。このように加減された左チャネル信号は、元の左チャネル信号から遅延された左信号を加え、かつ、遅延された右チャネル信号を減じたものとなる。加減された右チャネル信号は、元の右チャネル信号から遅延された右信号を加え、かつ、遅延された左チャネル信号を減じたものとなる。ステレオ信号を受信する際、遅延された左チャネル信号を右チャネル信号から減じ、かつ、遅延された右チャネル信号を左チャネル信号から減じると、ステレオ像が強められる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
モノラル信号が受信される場合、左チャネル信号は右チャネル信号に等しい。このことは、左チャネル信号と右チャネル信号との間に見られる差がゼロに等しいことを意味し、したがって元のモノラル信号が拡声器まで通過されることを意味する。その結果、再生されたモノラルオーディオ信号のカラーリング（周波数に依存する振幅伝達）がない。しかしながら既知のステレオオーディオ再生装置には、ステレオ信号が処理される際、遅延の（ｎ＋１）／２倍（ここでｎを正の整数とする。）にほぼ等しい期間を有する元の左（又は右）チャネル信号の音は、加減された左（又は右）チャネル信号中にもはや発生しないという不都合がある。このために、元の信号及び遅延された信号はこれらの信号の周波数に対して逆の位相を有する。しかしながら、これらの周波数を有する信号は他の加減された信号中に発生する。換言すれば、左チャネル中に発生し、かつ、所定の周波数を有する音は右チャネル中で再生され、かつ、右チャネル中に発生し、かつ、所定の周波数を有する音は左チャネル中で再生される。
【０００６】
例えば、音響機器が、音響機器によって再生された音響のピッチに応じて左側又は右側であると感知すると、リスナには煩わしいと感じられるおそれがある。
【０００７】
本発明の目的は、モノラル信号が再生される際に感知されやすい信号カラーリングが発生することなくステレオ像信号を強め、かつ、信号が左チャネルから右チャネルに及び右チャネルから左チャネルに伝わるのを回避する手段を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、この目的は、冒頭で説明したような信号合成回路と、予定された前記周波数より下の周波数に対して、前記第１の伝達特性によって決定された振幅伝達を、前記第２の伝達特性によって決定された振幅伝達より大きくし、前記第１及び第２入力部を相互接続する際、前記相互接続された入力部と前記出力部との間での周波数の関数としての振幅伝達をほぼ一定にしたことを特徴とする信号合成回路とによって達成することができる。
【０００９】
左チャネル信号と右チャネル信号との両方を有するステレオオーディオ信号に相当するステレオ像を強める本発明による信号合成回路は、ステレオ信号の左チャネル信号を受信する左チャネル入力部と、ステレオ信号の右チャネル信号を受信する右チャネル入力部と、第１及び第２信号合成回路とを具え、前記左チャネル入力部を前記第１信号合成回路の第１入力部及び第２信号合成回路の第２入力部に接続し、前記右チャネル入力部を前記第１信号合成回路の第２入力部及び第２信号合成回路の第１入力部に接続する。
【００１０】
本発明による信号処理回路では、濾波された右チャネル信号から濾波された左チャネル信号を減じたものを信号合成回路の出力部に発生させて、適合された右チャネル信号を供給するようにする。濾波された左チャネル信号から濾波された右チャネル信号を減じたものを信号合成回路の出力部に発生させて、適合された左チャネル信号を供給するようにする。左チャネル信号から生じた二つの出力部の信号成分は、異なる位相特性を有する信号路を伝送され、その結果異なる信号路のこれら左チャネル信号成分間に位相差が存在する。右チャネル信号から生じた出力部の信号成分に対しても、異なる信号路の伝達特性によって生じた位相差が存在する。これらの位相差によりステレオ像が強められる。
【００１１】
第１信号路の振幅伝達が第２信号路の振幅伝達より大きいので、信号を一方のチャネルから他方のチャネルに伝えることができない。伝達特性を、モノラル信号に対する振幅伝達が周波数の関数としてほぼ一定となるように選択する。この場合、再生されたモノラル信号にカラーリングが殆ど存在しない。
【００１２】
信号合成回路の好適例は、前記信号合成回路は、第１入力部、第２入力部及び出力部を有する信号組合せ回路と、前記信号合成回路の第１入力部と前記信号組合せ回路の第１入力部との間に接続された第１フィルタと、前記信号合成回路の第２入力部と前記信号組合せ回路の第２入力部との間に接続された第２フィルタと、前記信号合成回路の出力部と前記信号組合せ回路の出力部との間に接続された第３フィルタとを具えることを特徴とするものである。
【００１３】
第３フィルタを利用すると、二つの信号路の信号で行うべきフィルタ動作が同一のフィルタで行われ、したがって回路が簡単になるという利点がある。
【００１４】
本発明による信号処理回路をステレオオーディオ再生装置に使用する場合、このステレオオーディオ再生装置は、左チャネル及び右チャネルの非常に低い周波数の音の和を再生するいわゆるサブウーハを具え、サブウーハ用の信号を、信号処理回路で適合させたチャネル信号から簡単に得ることができる。したがって、低周波数の音の和に対する周波数の関数としての振幅伝達は一定である。
【００１５】
このステレオオーディオ再生装置を視聴覚再生装置に用いると非常に有効である。このような視聴覚装置では、拡声器及び画像再生スクリーンは一般に同一のキャビネットに収納されている。キャビネットの大きさは制限されているので、拡声器間の距離は短く、したがってステレオ像は狭い。信号処理回路によってこのステレオ像が強められるために、ステレオ再生の品質が相当高められる。
【００１６】
【実施例】
図１は本発明による信号合成回路１の一実施例を示す。信号合成回路１は、（約２０Ｈｚから約２０ｋＨｚまでの）可聴周波数スペクトル内の周波数を有する信号を受信する第１入力端子２及び第２入力端子３を有する。入力端子２を、伝達特性Ｈ１を有するフィルタ５を介して信号組合せ回路の入力部、例えば減算回路８の非反転入力部に結合する。入力端子３を、伝達特性Ｈ２を有するフィルタ６を介して減算回路８の反転入力部に結合する。反転入力部に供給される信号と非反転入力部に供給される信号との間で見られる差に相当する差信号を、減算回路８の出力部で発生させる。図１に示す実施例では、信号組合せ回路を減算回路とする。しかしながら、例えば加算回路のような他の信号組合せ回路でもよい。この場合も、フィルタ５とフィルタ６のうちのいずれかが追加の反転動作を行う必要がある。差信号は、伝達特性Ｈ３を有するフィルタ７によって濾波され、その後出力端子４まで通過する。
【００１７】
図６において、入力端子２から出力端子４までの位相伝達特性＜Ｈ１＊Ｈ３及び入力端子３から出力端子４までの位相伝達特性＜Ｈ２＊Ｈ３をそれぞれ、周波数ｆに対してプロットする。
【００１８】
＜Ｈ１＊Ｈ３と＜Ｈ２＊Ｈ３との間の差は、低周波数に対する１８０°から高周波数に対する０°まで次第に減少する。
【００１９】
図２において、入力端子２から出力端子４までの振幅伝達｜Ｈ１＊Ｈ３｜（ｄＢで示す）及び入力端子３から出力端子４までの振幅伝達｜Ｈ２＊Ｈ３｜（ｄＢで示す）をそれぞれ、周波数ｆに対してプロットする。予定された周波数f0より上で、振幅伝達｜Ｈ１＊Ｈ３｜及び｜Ｈ２＊Ｈ３｜は小さくなる。入力端子２と入力端子３とを相互接続した場合に対する相互接続された入力端子２及び３から減算回路８の出力部の振幅伝達｜Ｈｍ｜＝｜（Ｈ１＋Ｈ２）＊Ｈ３｜も図２に示す。振幅伝達｜Ｈｍ｜は全可聴周波数範囲に対してほぼ平坦である。入力端子２と入力端子３とを相互接続する場合に対する相互接続された入力端子２及び３から減算回路８の出力部の位相伝達特性＜Ｈｍ＝＜（Ｈ１＋Ｈ２）＊Ｈ３も図６に示す。位相伝達特性＜Ｈｍは全可聴周波数範囲に亘ってほぼ平坦である。
【００２０】
入力端子２と出力端子４との間の信号路の伝達特性は、伝達特性Ｈ１と伝達特性Ｈ３との積に等しい。入力端子３と出力端子４との間の信号路の伝達特性は、伝達特性Ｈ２と伝達特性Ｈ３との積に等しい。
【００２１】
Ｈ１＊Ｈ３に等しい伝達特性を有するフィルタをフィルタ５として選定し、かつ、Ｈ２＊Ｈ３に等しい伝達特性を有するフィルタをフィルタ６として選定した場合、減算回路８の出力を出力部４に直接（濾波されずに）通過させることができるということは当業者には明らかである。
【００２２】
しかしながらフィルタ７を減算回路８の出力部と出力端子４との間に配置することは、入力端子２と出力端子４との間の信号路の信号に行うべきフィルタ動作及び入力端子３と出力端子４との間の信号路の信号に行うべきフィルタ動作が一度に同一のフィルタで行われるために有利であり、したがってフィルタ５及び６をより簡単な構成とすることができる。
【００２３】
図３は、ステレオ像を強める信号処理回路２０を有するステレオオーディオ再生装置の一実施例を示す。この信号処理回路２０は、ステレオオーディオ信号の左チャネル信号Ｌを受信する左チャネル入力端子２１を有する。ステレオオーディオ信号の右チャネル信号Ｒを受信するために、信号処理回路２０は右チャネル入力端子２２を有する。信号処理回路２０は、第１信号合成回路１ａ及び第２信号合成回路１ｂも有する。信号合成回路１ａ及び１ｂは両方とも図１に示すタイプのものとする。信号合成回路の入力端子及び出力端子に、図１に示す符号と同様に符号を付し、サフィックスａ及びｂは、入力端子及び出力端子が信号合成回路１ａと信号合成回路１ｂのうちのいずれに属しているかを示す。左チャネル入力端子２１を、第１信号合成回路１ａの入力端子２ａ及び第２信号合成回路１ｂの入力端子３ｂに接続する。右チャネル入力端子２２を、第２信号合成回路１ｂの入力端子２ｂ及び第１信号合成回路１ａの入力端子３ａに接続する。
【００２４】
左チャネル拡声器２３を信号合成回路１ａの出力端子４ａに接続する。右チャネル拡声器２４を信号合成回路１ｂの出力端子４ｂに接続する。
【００２５】
図２に示すステレオオーディオ再生装置の動作は以下の通りである。ステレオオーディオ信号が供給される場合、濾波された左チャネル信号が左チャネル拡声器に供給される。この際、右チャネル拡声器にも濾波された左チャネル信号が供給され、この左チャネル信号の位相は、左チャネル拡声器に既に供給した濾波された左チャネル信号に対して推移されている。右チャネル拡声器に濾波された右チャネル信号が供給される。左チャネル拡声器にも濾波された右チャネル信号が供給され、この右チャネル信号の位相は、右チャネル拡声器に供給された濾波された右チャネル信号に対して推移される。位相推移された左チャネルの成分を右チャネル拡声器に供給することにより、左チャネル信号を再生する音源の位置は、左に対して推移されたものとなる。同様に、右チャネル信号を現す音源は、右に対して推移されたものとなる。換言すれば、ステレオ像が強められたものとなる。周波数f0より下の周波数に対して、入力端子２ａと出力端子４ａとの間の（左チャネル信号Ｌの）信号路の振幅伝達は、入力端子３ａと出力端子４ａとの間の（右チャネル信号Ｒの）信号路の振幅伝達の振幅伝達よりも大きく、その結果左チャネル信号Ｌの成分は周波数f0より下の周波数では優勢となる。この周波数f0より上のスペクトルの大部分においても、入力端子２ａと出力端子４ａとの間の信号路の振幅伝達は、入力端子３ａと出力端子４ａとの間の信号路の振幅伝達より大きい。したがって、左チャネル用のオーディオ情報の大部分は左チャネル拡声器２３に供給される。左チャネル信号は、入力端子２ａと出力端子４ａとの間の信号路を経て左チャネル拡声器２３に供給される。左チャネル信号Ｌは、入力端子３ｂと出力端子４ｂとの間の信号路を経て右チャネル拡声器２４に供給される。（左チャネル信号Ｌと右チャネル信号Ｒとが等しい）モノラル信号が再生される場合、モノラル信号（Ｌ又はＲ）の振幅は全ての周波数に対して同一である。換言すれば、再生された信号のカラーリングがモノラル再生では生じない。
【００２６】
図４はステレオオーディオ再生装置の別の例を示す。この図において、本発明による信号合成回路の別の例に４３を付す。さらに図４は、図３に示す部材に対応する部材に同一符号を付したものを示す。符号４０は、非常に低い周波数例えば２５０Ｈｚより下の周波数を再生するための拡声器を示す。このような拡声器は一般にサブウーハと呼ばれている。サブウーハ４０への信号は、入力端子２１の左チャネル信号Ｌ及び入力端子２２の右チャネル信号Ｒから得られる。このために、このステレオオーディオ再生装置は、左チャネル信号Ｌと右チャネル信号Ｒとを加える和回路４１を有する。左チャネル信号Ｌと右チャネル信号Ｒとの和に相当する出力信号を和回路４１の出力部に発生させる。この信号は、サブウーハ４０の再生スペクトル内に位置した周波数を有する信号成分のみを通過させる低域通過フィルタ４２を介してサブウーハ４０に供給される。サブウーハ４０を用いる場合、信号合成回路１及び２内のフィルタ５及び６（図１）の伝達特性を適合させ、これらフィルタ５及び６（図１）がサブウーハ４０に供給されないこれら信号成分のみを通過させるように適合させることができる。
【００２７】
図７は本発明によるステレオオーディオ再生装置の別の実施例を示す。図７においても、他の実施例で説明された素子と同一の素子に同一の符号を付す。
【００２８】
和回路４１の入力部を信号合成回路１ａ及び１ｂの出力部に接続する。加算回路の出力部の出力信号Ｓｗは、
【数１】

となる。サブウーハ周波数区域に対してＨｍは周波数関数として一定であるので、信号は、一定の利得係数｜Ｈｍ｜₀ がなければ左チャネル信号Ｌと右チャネル信号Ｒとの和にほぼ等しい。
【００２９】
和回路４１の出力信号は、サブウーハ周波数区域内の周波数に対して一定の振幅伝達１／｜Ｈｍ｜₀ を有する回路７０に供給される。
【００３０】
図５は、例えばテレビジョン受像機すなわちいわゆるマルチメディア視聴覚装置の形態の視聴覚再生装置の一実施例を示す。この視聴覚再生装置は、ビデオ画像を表示する画像表示スクリーン５０を収納するキャビネット５１を具える。画像表示スクリーンの左側に左チャネル拡声器２３を配置する。右チャネル拡声器２４を画像表示スクリーンの右側に配置する。左チャネル拡声器２３及び右チャネル拡声器２４を、図３又は４に示す信号合成回路２０又は４３によって制御する。
【００３１】
視聴覚再生装置においてステレオ像を強める効果を有する信号合成回路２０及び４３を用いることは非常に有効である。キャビネットの大きさが制限されているので、拡声器間の距離が短く、したがってステレオ像の幅が狭い。信号合成回路によってステレオ像を強めることにより、ステレオ再生の品質が相当改善される。
【００３２】
図８は図３の装置に基づくステレオオーディオ再生装置の一実施例を示す。左混合回路８１及び右混合回路８３を追加することにより、元の音響と処理された音響との間の混合を調整することができる。各混合回路は、第１及び第２混合入力部と、出力部とを具える。第１混合入力部を、左チャネル入力部及び右チャネル入力部にそれぞれ接続する。第２混合入力部を、第１信号合成回路の出力部及び第２信号合成回路の出力部にそれぞれ接続する。これらの混合回路において、各入力部と出力部との間の伝達関数が調整可能である。これは、音響処理の強さを選択することができる点で有利である。混合回路８１，８３のセッティングを継続的に調整可能すなわち２以上の固定されたセッティング間で切替自在にすることができる。簡単な一例は、混合回路の第１入力部と第２入力部のうちの一方を選択するスイッチを具えることができる。混合回路の別の例は、第１入力部から出力部までのαの伝達及び第２入力部と出力部との間の１−αの伝達を有することもできる。ここでαを０と１との間の値とする。これは、αを変化することにより混合を調整する際に総合音響レベルを一定のままにするという利点を有する。このセッティングαを、（対数）分圧器すなわち音量制御する電子回路によって実現することができる。当然、上記混合回路及びセッティング回路はアナログ信号又はデジタル信号を処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による信号合成回路の一実施例を示す図である。
【図２】異なる信号路の振幅伝達特性を示す図である。
【図３】信号合成回路を用いるステレオオーディオ再生装置の一実施例を示す図である。
【図４】信号合成回路を用いるステレオオーディオ再生装置の別の実施例を示す図である。
【図５】視聴覚再生装置を示す図である。
【図６】異なる信号路の位相伝達特性を示す図である。
【図７】信号合成回路を用いるステレオオーディオ再生装置の別の実施例を示す図である。
【図８】信号合成回路を用いるステレオオーディオ再生装置の別の実施例を示す図である。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ，１ａ’，１ｂ’ 信号合成回路
２，２ａ，２ｂ 第１入力端子
３，３ａ，３ｂ 第２入力端子
４，４ａ，４ｂ 出力端子
５，６，７ フィルタ
８ 減算回路
２０，４３ 信号処理回路
２１ 左チャネル入力端子
２２ 右チャネル入力端子
２３ 左チャネル拡声器
２４ 右チャネル拡声器
４０ サブウーハ
４１ 和回路
４２ 低域通過フィルタ
５０ 画像表示スクリーン
５１ キャビネット
７０ 回路
８１ 左混合回路
８３ 右混合回路
Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３ 伝達特性
Ｌ 左チャネル信号
Ｒ 右チャネル信号

Claims (6)

1. ステレオオーディオ信号に相当するステレオ像を強める信号処理回路であって、
   （ａ）ステレオ信号の左チャネル信号を受信する左チャネル入力部と、
   （ｂ）ステレオ信号の右チャネル信号を受信する右チャネル入力部と、
   （ｃ）出力ステレオ像の左出力を発生する左チャネル出力部と、
   （ｄ）出力ステレオ像の右出力を発生する右チャネル出力部と、
   （ｅ）前記左チャネル入力部から前記左チャネル出力部への第１信号路と、
   （ｆ）前記右チャネル入力部から前記右チャネル出力部への第２信号路と、
   （ｇ）前記左チャネル入力部から前記右チャネル出力部への第３信号路と、
   （ｈ）前記右チャネル入力部から前記左チャネル出力部への第４信号路とを具え、
   （ｉ）前記第１及び第２信号路が、等しい第１伝達関数を有し、
   （ｊ）前記第３及び第４信号路が、等しい第２伝達関数を有し、
   （ｋ）前記第１及び第２伝達関数が、
   ｉ）前記第１信号路を通過した信号成分と前記第３信号路を通過した信号成分との間、及び
   ii）前記第２信号路を通過した信号成分と前記第４信号路を通過した信号成分との間に生じる位相推移が発生する不一致を示す信号処理回路において、
   ｌ）予め設定された周波数範囲に対して、前記第１伝達関数によって決定された振幅伝達を、前記第２伝達関数によって決定された振幅伝達より大きくし、
   ｍ）前記予め設定された周波数範囲に対して、第１入力と第２入力とが相互接続されると、相互接続された入力チャネルと出力チャネルとの間の他の振幅伝達を、周波数の関数として一定にし、
   ｎ）前記予め設定された周波数範囲に対して、前記第２伝達関数によって決定された振幅伝達が、前記他の振幅伝達より大きくしたことを特徴とする信号処理回路。
2. 前記予め設定された周波数範囲を、０Ｈｚから予め設定された周波数までの範囲としたことを特徴とする請求項１記載の信号処理回路。
3. 前記第１伝達関数の振幅伝達をαに等しくし、前記第２伝達関数の振幅伝達を１−αとし、αを０と１と間の量としたことを特徴とする請求項１記載の信号処理回路。
4. 請求項１記載の信号処理回路を有するステレオオーディオ再生装置であって、前記信号処理回路の第１信号合成回路の出力部に接続した左チャネル拡声器と、前記信号処理回路の第２信号合成回路の出力部に接続した右チャネル拡声器とを具えることを特徴とするステレオオーディオ再生装置。
5. 前記左チャネル入力部及び右チャネル入力部で受信された信号中に発生し、予定された低周波数より下の周波数を有する成分の和に相当する出力信号を得るために前記第１及び第２信号合成回路の出力部に結合された和回路と、この和回路の出力部に結合され、前記予定された低周波数より下の周波数を再生するように配置された低周波数拡声器とを具えることを特徴とする請求項４記載のステレオオーディオ再生装置。
6. 請求項４又は５記載のステレオオーディオ再生装置と、画像表示スクリーン、左チャネル拡声器及び右チャネル拡声器が取り付けられたキャビネットとを具えることを特徴とする視聴覚再生装置。

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