JP3912386B2 - ステレオ信号の特性表示装置 - Google Patents

Description

この発明は、ステレオ信号の定位位置やレベル情報などの特性を表示するステレオ信号の特性表示装置に関するものである。

従来、オーディオ装置等においてステレオ信号を互いに異なる複数の帯域毎にレベル調整するようにしたグラフィックイコライザ装置が知られている。グラフィックイコライザ装置では、ステレオ信号の左右チャンネル用に左右に分割された一対の表示部を備えている。この表示部に対応して、互いに異なる複数の帯域毎の利得調整用スライド操作子からなる左右チャンネル別のスライド操作部が設けられており、そのスライド操作子の移動位置によって複数の帯域毎の利得が可変されると共に、左右チャンネル別の表示部に左右チャンネル信号における異なる複数の帯域毎のレベル特性が表示されるようになされていた。このグラフィックイコライザ装置の表示部において左右チャンネル信号の各帯域のレベルに応じて帯域毎に表示されている棒グラフの長さが変化して、各帯域のレベルが表示されるようになされている。
特公平７−２８４８０号

従来のグラフィックイコライザ装置の表示部におけるステレオ信号の特性表示は、左右チャンネルのレベルが表示部に分離されて表示されているに過ぎず、ステレオ信号において異なる複数の帯域の内のどの帯域において音が鳴っているかがわかりにくいと共に、異なる複数の帯域毎におけるステレオ信号の定位位置がわからないという問題点があった。また、ステレオ信号の音像が左右に移動するような場合は、ステレオ信号における音像の動きが見えないという問題点があった。

そこで、本発明はステレオ信号における異なる複数の帯域毎の定位位置やレベルの特性を表示することができるステレオ信号の特性表示装置を提供することを目的としている。また、本発明はステレオ信号における音像の動きを表示することのできるステレオ信号の特性表示装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明のステレオ信号の特性表示装置は、２次元平面あるいは３次元空間に、定位分析手段により算出された複数の異なる帯域毎のステレオ信号の定位位置を、定位分析手段により算出された当該ステレオ信号のレベル情報に対応する大きさの図形により表示することを最も主要な特徴としている。そして、表示手段に表示される図形が、定位位置の移動方向を指し示すことのできる形状とされていることを他の特徴点としている。

本発明によれば、２次元平面あるいは３次元空間に、定位分析手段により算出された複数の異なる帯域毎のステレオ信号の定位位置を、定位分析手段により算出された当該ステレオ信号のレベル情報に対応する大きさの図形により表示していることから、ステレオ信号の定位位置やレベルの特性を表示することができるようになる。また、表示手段に表示される図形を、定位位置の移動方向を指し示す形状の図形とすることにより、ステレオ信号における音像の動きを表示することができるようになる。

ステレオ信号における異なる複数の帯域毎の定位位置やレベルの特性を表示するという目的を、２次元平面あるいは３次元空間に、定位分析手段により算出された複数の異なる帯域毎のステレオ信号の定位位置を、定位分析手段により算出された当該ステレオ信号のレベル情報に対応する大きさの図形により表示するようにしたことで実現した。

本発明の実施例のステレオ信号の特性表示装置を備えるオーディオ装置の構成を示すブロック図を図１に示す。
図１に示すオーディオ装置において、本発明にかかるステレオ信号の特性表示装置１には、音楽ソース２からのステレオ信号、エフェクタ３でエフェクトが付与されたステレオ信号、アンプ４で増幅されてスピーカ５から放音され、さらにマイク６で収音されてアンプ８で増幅されたステレオ信号のいずれかがセレクタ７により選択されて供給される。音楽ソース２は、ＤＶＤ、ＣＤ、レコーダ、シンセサイザ、電気ギター＆ギターアンプ、マイク＆マイクアンプ等とされ、この音楽ソース２がセレクタ７で選択された際に音楽ソース２からのステレオ信号の複数の異なる帯域毎の定位位置とパワーレベルがステレオ信号の特性表示装置１に表示されるようになる。これにより、エフェクトを付与する前の音楽ソース２の各帯域毎の定位を確認することができる。また、エフェクタ３ではデジタルフィルタ、コンプレッサ、イコライザ、ディストーション、リバーブ等のエフェクトを付与することができ、エフェクタ３がセレクタ７で選択された際にエフェクタ３によりエフェクトが付与されたステレオ信号の複数の異なる帯域毎の定位位置とパワーレベルがステレオ信号の特性表示装置１に表示されるようになる。これにより、そのエフェクトによるステレオ信号の各帯域毎の定位の変化を特性表示装置１で確認しながら、エフェクタ３のエフェクトの設定を調整することができるようになる。さらに、アンプ８がセレクタ７で選択されると、アンプ４で増幅されてスピーカ５から放音され、さらにマイク６で収音されてアンプ８で増幅されたステレオ信号の複数の異なる帯域毎の定位位置とパワーレベルがステレオ信号の特性表示装置１に表示されるようになる。これにより、スピーカ５が配置された部屋における、当該スピーカ５から放音されたステレオ音の各帯域毎の定位を確認することができるようになる。

ステレオ信号の特性表示装置１は、入力されたステレオ信号の異なる複数の帯域毎の定位位置とパワーレベルを算出しており、算出された定位位置にパワーレベルに対応する大きさの図形を表示部に表示するようにしている。表示部では、定位位置−周波数の２次元平面における定位位置にパワーレベルに対応する大きさの図形を表示したり、あるいは、定位位置−周波数−パワーレベルの３次元空間における定位位置にパワーレベルに対応する長さの図形を表示している。これにより、表示部に表示された図形の大きさあるいは長さによりその帯域におけるステレオ信号のパワーレベルを認識することができると共に、その図形の位置によりその帯域におけるステレオ信号の定位位置を認識することができるようになる。
なお、音楽ソース２、エフェクタ３、アンプ４、スピーカ５、マイク６、セレクタ７およびアンプ８はＬ、Ｒの２チャンネルを備えるステレオ構成とされている。

本発明にかかるステレオ信号の特性表示装置１の構成を示すブロック図を図２に示す。
ステレオ信号の特性表示装置１は図２に示すように、入力されたステレオ信号のＬチャンネルのディジタル信号をＬチャンネルのスペクトル分析部１０において、ＦＦＴ（高速フーリエ変換：Fast Fourier Transform ）処理あるいはフィルタ処理を行うことによりＬチャンネルのディジタル信号を構成する各バンドのスペクトル成分のパワーレベルを算出する。また、入力されたステレオ信号のＲチャンネルのディジタル信号をＲチャンネルのスペクトル分析部１１において、ＦＦＴ処理あるいはフィルタ処理を行うことによりＲチャンネルのディジタル信号を構成する各バンドのスペクトル成分のパワーレベルを算出する。スペクトル分析部１０，１１からは、算出されたスペクトル成分のパワーレベルが複数の異なる所定の帯域幅のバンド１，バンド２，バンド３，・・・バンドｎにまとめられて出力される。

スペクトル分析部１０，１１から出力されるＬ、Ｒチャンネルの最も周波数の高いバンド１の成分はバンド１定位分析部１２−１に供給されて、バンド１のＬ、Ｒチャンネル成分を合成したステレオ信号のバンド１の定位位置とパワーレベルとが算出される。同様に、スペクトル分析部１０，１１から出力されるＬ、Ｒチャンネルのバンド２，バンド３，・・・バンドｎの成分はバンド２定位分析部１２−２，バンド３定位分析部１２−３，・・・バンドｎ定位分析部１２−ｎに供給されて、バンド２，バンド３，・・・バンドｎのそれぞれのＬ、Ｒチャンネル成分を合成したステレオ信号のバンド２，バンド３，・・・バンドｎのそれぞれの定位位置とパワーレベルとが算出される。なお、バンドｎは最も周波数の低い帯域とされている。

バンド１定位分析部１２−１〜バンドｎ定位分析部１２−ｎでは、次式に示すパワーレベルの比を用いて当該バンドの定位位置ｈ（ｔ，ｆ）を算出している。
ｐ_R（ｔ，ｆ）≦ｐ_L（ｔ，ｆ）の時
ｈ（ｔ，ｆ）＝ｐ_R（ｔ，ｆ）／ｐ_L（ｔ，ｆ）
ｐ_R（ｔ，ｆ）＞ｐ_L（ｔ，ｆ）の時
ｈ（ｔ，ｆ）＝２−｛ｐ_L（ｔ，ｆ）／ｐ_R（ｔ，ｆ）｝
ただし、ｈ（ｔ，ｆ）は時刻ｔにおける周波数ｆのバンドの定位位置であり、ｐ_L（ｔ，ｆ）は時刻ｔにおける周波数ｆのバンドのＬチャンネルのパワースペクトルであり、ｐ_R（ｔ，ｆ）は時刻ｔにおける周波数ｆのバンドのＲチャンネルのパワースペクトルである。この式では、定位が最も左によっているときｈ（ｔ，ｆ）＝０となり、センターとされているときｈ（ｔ，ｆ）＝１となり、最も右によっているときｈ（ｔ，ｆ）＝２となる。また、バンド１定位分析部１２−１〜バンドｎ定位分析部１２−ｎでは、次式を用いて当該バンドのパワーレベルｐ_ST（ｔ，ｆ）を算出している。
ｐ_ST（ｔ，ｆ）＝ｐ_L（ｔ，ｆ）＋ｐ_R（ｔ，ｆ）
ただし、ｐ_ST（ｔ，ｆ）は時刻ｔにおける周波数ｆのバンドのパワーレベルである。
なお、定位位置（ｔ，ｆ）の算出式は、上に示した式に限らず、次に示す式であってもよい。
ｈ（ｔ，ｆ）＝ｋ×ｔａｎ^-1｛（ｐ_R（ｔ，ｆ）／ｐ_L（ｔ，ｆ）｝^1/2
但し、ｋは定数である。
また、定位位置ｈ（ｔ，ｆ）の変化範囲を「０」〜「２」に限る必要はなく、「−８」〜「＋８」とか、「０」〜「１２８」等の範囲としても良い。

バンド１定位分析部１２−１〜バンドｎ定位分析部１２−ｎから出力されるバンド１〜バンドｎのそれぞれの定位位置ｈ（ｔ，ｆ）とパワーレベルｐ_ST（ｔ，ｆ）との情報は表示部１３に供給される。表示部１３では、ｘ軸が定位位置とされｙ軸が周波数とされた２次元平面が表示される表示手段と、この表示手段に２次元画像を表示する表示制御手段とを備えており、バンド１〜バンドｎの定位位置ｈ（ｔ，ｆ）とパワーレベルｐ_ST（ｔ，ｆ）とが表示制御手段により表示手段にそれぞれ表示される。この表示におけるｘ軸の目盛りは、定位位置ｈ（ｔ，ｆ）が「０」（最も左）となる位置に「−４」、「２」（最も右）の位置に「＋４」が振られているが、この目盛りの数字は必ずしもこの通りでなくてもよい。バンド１は、例えば２５．６ｋＨｚを中心周波数とするバンドであり、この２５．６ｋＨｚの周波数軸上の位置を含む水平線上の、定位位置ｈ（ｔ，ｆ）の位置にパワーレベルｐ_ST（ｔ，ｆ）に対応する大きさの円形の形状の図形で示される。バンド２〜バンドｎについても同様である。すなわち、バンド２は、例えば１２．８ｋＨｚを中心周波数とするバンドであり、この１２．８ｋＨｚの周波数軸上の定位位置ｈ（ｔ，ｆ）の位置にパワーレベルｐ_ST（ｔ，ｆ）に対応する大きさの円形の形状の図形で示される。また、バンド３は、例えば６．４ｋＨｚを中心周波数とするバンドであり、６．４ｋＨｚの周波数軸上の定位位置ｈ（ｔ，ｆ）の位置にパワーレベルｐ_ST（ｔ，ｆ）に対応する大きさの円形の形状の図形で示される。さらに、バンドｎは、例えば０．１ｋＨｚを中心周波数とするバンドであり、０．１ｋＨｚの周波数軸上の定位位置ｈ（ｔ，ｆ）の位置にパワーレベルｐ_ST（ｔ，ｆ）に対応する大きさの円形の形状の図形で示される。

表示部１３に表示されるバンド１〜バンドｎの定位位置ｈ（ｔ，ｆ）とパワーレベルｐ_ST（ｔ，ｆ）とを示す図形を参照すると、バンド１はほぼ中央に定位されてそのパワーレベルは小さくなっており、バンド２はやや左に定位されてそのパワーレベルは若干大きくなっており、バンド３はより左に定位されてそのパワーレベルはかなり大きくなっており、バンドｎはやや右に定位されてそのパワーレベルは大きいことが理解できる。このように、本発明のステレオ信号の特性表示装置１によれば、表示部１３にステレオ信号における異なる複数の帯域毎のレベル特性と定位位置を容易に把握できるように表示することができる。

次に、図３にステレオ信号の特性表示装置１における他の実施例の表示部２３を示す。
バンド１定位分析部１２−１〜バンドｎ定位分析部１２−ｎでは、算出されている各バンドの定位位置ｈ（ｔ，ｆ）は上述したように時間の関数とされていることから、バンド１〜バンドｎにおける音像の移動方向もバンド１定位分析部１２−１〜バンドｎ定位分析部１２−ｎにおいて検出することができる。表示部２３では、この検出されたバンド１〜バンドｎにおける音像の移動方向の情報も表示するようにしている。定位位置の移動方向の情報は、図３に示すようにバンド１〜バンドｎの定位位置ｈ（ｔ，ｆ）とパワーレベルｐ_ST（ｔ，ｆ）とを表す図形を三角形の図形とし、三角形の定位方向を示す頂点の向きにより音像の移動方向を指し示している。なお、三角形の位置はそのバンドの定位位置ｈ（ｔ，ｆ）に対応しており、三角形の大きさはそのバンドのパワーレベルｐ_ST（ｔ，ｆ）に対応する大きさとされている。また、音像の移動方向を指し示すことのできる図形は三角形に限らず、矢印機能を有する図形であればどのような図形でも良い。

次に、ステレオ信号の特性表示装置１における表示部に各バンドの定位位置とパワーレベルとを３次元表示する例を図４に示す。
図４に示すようにバンド１〜バンドｎの定位位置ｈ（ｔ，ｆ）とパワーレベルｐ_ST（ｔ，ｆ）とが定位位置−周波数−パワーレベルの３次元空間に３次元表示されている。この３次元表示では、定位位置−周波数の２次元平面上に位置される各バンドの定位位置ｈ（ｔ，ｆ）から、この２次元平面に直交するパワーレベルの軸に平行に伸びる棒状体の図形の長さにより、当該バンドのパワーレベルｐ_ST（ｔ，ｆ）が示されている。これにより、バンド１〜バンドｎの定位位置ｈ（ｔ，ｆ）とパワーレベルｐ_ST（ｔ，ｆ）とが表示部に３次元表示されて、各バンドの定位する位置やパワーレベルを容易に把握することができるようになる。なお、図４では棒状の図形の断面形状は矩形とされているが、図形の断面形状を三角形等の矢印機能を有する形状とすることにより、ステレオ信号の各バンドの音像の移動方向を指し示すことができるようになる。各バンドにおける音像の移動方向は、前述したようにバンド１定位分析部１２−１〜バンドｎ定位分析部１２−ｎにおいて検出することができる。

本発明の以上の説明では、図１に示すようにセレクタ７により選択されたオーディオ装置におけるポイントのステレオ信号の定位位置およびパワーレベルの表示を行なう様にされているが、各ポイントごとに表示する図形の色や形状を変えて、複数のポイントの表示を同時に行なうようにしてもよい。
また、表示部において例えば左右の信号の比をｘ軸にとり、前後の信号の比をｙ軸にとるようにすると、サラウンド信号の音像を２次元平面上に表示することができるようになる。この場合、ｘ軸を左右定位、ｙ軸を前後定位、ｚ軸を周波数とする表示部に３次元表示することにより、サラウンド信号の音像を３次元空間上に表示することができるようになる。この際の各バンドのパワーレベルは３次元空間に表示される図形の大小や明暗などで表示することができる。
さらに、本発明の以上の説明では、パワーレベルを図形の大きさや長さで表現するようになっていたが、その代わりに図形の色でパワーレベルを表現するようにしてもよい。例えば、低いレベルを「青」、中間のレベルを「黄」、高いレベルを「赤」で表し、レベルが大きくなるにつれて寒色系から暖色系に徐々に色を変化するようにしてもよい。

以上の説明では、ステレオ信号の特性表示装置として説明したが、ステレオ信号の音像の移動方向をバンド定位分析部で検出することができることから、音像がある方向に動いたことを検出して外部のスイッチを駆動する装置に適用することができる。例えば、スイッチを音声案内装置につなぐようにすると、足音をＬ、Ｒの２本のマイクロフォンで拾うことで、入店時には「いらっしゃいませ」と自動アナウンスできると共に、出店時には「ありがとうございました」と自動アナウンスできるようになる。

本発明の実施例のステレオ信号の特性表示装置を備えるオーディオ装置の構成を示すブロック図である。 本発明にかかるステレオ信号の特性表示装置の構成を示すブロック図である。 本発明にかかるステレオ信号の特性表示装置における他の実施例の表示部を示す図である。 本発明にかかるステレオ信号の特性表示装置における表示部に各バンドの定位位置とパワーレベルとを３次元表示する例を示す図である。

符号の説明

１ ステレオ信号の特性表示装置、２ 音楽ソース、３ エフェクタ、４ アンプ、５ スピーカ、６ マイク、７ セレクタ、８ アンプ、１０ スペクトル分析部、１１ スペクトル分析部、１２−１ バンド１定位分析部、１２−２ バンド２定位分析部、１２−３ バンド３定位分析部、１２−ｎ バンドｎ定位分析部、１３ 表示部、２３ 表示部

Claims (3)

1. ステレオ信号における左右チャンネル信号の複数の異なる帯域毎のレベル情報をそれぞれ検出する検出手段と、
   該検出手段により検出された左右チャンネル信号の複数の異なる帯域毎のレベル情報から、同じ帯域の左右チャンネル信号のレベル情報に基づいて当該帯域におけるステレオ信号の定位位置とレベル情報とを算出する定位分析手段と、
   定位位置と周波数で表す２次元平面に、前記定位分析手段により算出された前記複数の異なる帯域毎のステレオ信号の定位位置を、前記定位分析手段により算出された当該ステレオ信号のレベル情報に対応する大きさあるいは色の図形により表示する表示手段と、
   を備えることを特徴とするステレオ信号の特性表示装置。
2. ステレオ信号における左右チャンネル信号の複数の異なる帯域毎のレベル情報をそれぞれ検出する検出手段と、
   該検出手段により検出された左右チャンネル信号の複数の異なる帯域毎のレベル情報から、同じ帯域の左右チャンネル信号のレベル情報に基づいて当該帯域におけるステレオ信号の定位位置とレベル情報とを算出する定位分析手段と、
   定位位置と周波数とレベル情報で表す３次元空間の、前記定位分析手段により算出された前記複数の異なる帯域毎のステレオ信号の定位位置に、前記定位分析手段により算出された当該ステレオ信号のレベル情報に対応する長さの図形を３次元表示する表示手段と、
   を備えることを特徴とするステレオ信号の特性表示装置。
3. 前記定位分析手段は、前記複数の異なる帯域毎のステレオ信号における音像の移動方向を検出しており、前記表示手段に表示される図形が、前記定位分析手段で検出された前記複数の異なる帯域毎のステレオ信号の音像の移動方向を指し示している形状の図形とされていることを特徴とする請求項１または２記載のステレオ信号の特性表示装置。
   

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