JP4540285B2 - ２つの入力オーディオ信号から少なくとも３つのオーディオ信号を導出する方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明はオーディオ信号に関する。特に、本発明は、一対のオーディオ入力信号の各流れ（又は「各信号」又は「各チャンネル」）から３つ又はそれ以上のオーディオ入力信号の各流れ（又は「各信号」又は「各チャンネル」）を導出する「適応」（又は「能動」）オーディオマトリックス方法を用いる「多重方向」（又は「多重チャンネル」）オーディオ復号に関する。本発明は、各信号が方向と関連づけられかつ符号化マトリックスによってより少ない数の各信号に結合されたオーディオ信号を回復するのに有用である。本発明はそのような意図的マトリックス符号化に関して記載されるが、本発明はなにも特定のマトリックス符号化で用いられる必要はなくかつ元来２チャンネル再生用に記録された素材から満足な方向効果を発生させるためにも有用である。
【０００２】
【背景技術】
オーディオマトリックス符号化及び復号は先行技術でよく知られている。例えば、「４−２−４」マトリックス符号化及び復号では、４つの源信号、即ち、概して４つの基本方向（例えば、左、中央、右及び環境又は左前方、右前方、左後方及び右後方のような）が２つの信号へ振幅‐位相マトリックス符号化される。２つの信号は伝送又は記憶された後、４つの元源信号の近似値を回復するために振幅‐位相マトリックスデコーダで復号される。マトリックスデコーダでは復号されたオーディオ信号間クロストークという周知の不利益を受けるので、復号された信号は近似値である。理想的には、復号された信号は、信号間に無限の境界線を有する源信号と同一にされるべきである。しかし、マトリックスデコーダに内在するクロストークは、隣接方向と関連する信号間で唯の３ｄＢの分離に帰着するに過ぎない。マトリックス特性が変わらないオーディオマトリックスは「受動」マトリックスとして知られる。
【０００３】
マトリックスデコーダのクロストーク問題を克服するために、復号された信号間の分離を改良してより密接に源信号を近似するように復号マトリックス特性を適応的に変えることが先行技術では知られている。そのような能動デコーダのよく知られた例は、米国特許第４，７９９，２６０号に記載されたドルビープロロジック（Dolby Pro Logic）デコーダである。同特許は参照によりそのすべてが本明細書に含まれる。’２６０特許はそれに対する先行技術である多数の特許に言及し、その多くは適応マトリックスデコーダの各種の他の型につき記載する。他の先行技術特許は、米国特許第５，６２５，６９６、５，６４４，６４０、５，５０４，８１９、５，４２８，６８７及び５，１７２，４１５号を含む。これらの各特許も参照によりそのすべてが本明細書に含まれる。
【０００４】
先行技術の適応技術マトリックスデコーダは、再生された信号のクロストークを低減させ、源信号をより密接に複写することを意図し、先行技術では各方法でそのようにしているが、その多くは複雑かつ厄介であり、同方法では、デコーダを単純化してデコーダの精度を改良するのに用いられ得る、デコーダの中間信号間の望ましい関係が認識されていない。
【０００５】
従って、本発明は、適応マトリックスデコーダの中間信号間でこれまで理解されなかった関係を認識しかつそれを用いる方法及び装置に向けられる。これらの諸関係を活用すること、特に負フィードバックを用いる自動自己相殺装置を用いることによって望ましくないクロストーク成分が容易に相殺され得る。
【０００６】
【課題を解決する手段】
本発明の一面によると、本発明は２つの入力信号から少なくとも３つのオーディオ出力信号を導出する方法を構成し、そこでは２つのオーディオ信号に応答して２対のオーディオ信号を発生させる受動マトリックスによって２つの入力オーディオ信号から４つのオーディオ信号が導出される。即ち、導出されたオーディオ信号の第１対が第１軸上に横たわる各方向を表し（「左」及び「右」のような）、導出されたオーディオ信号の第２対が第２軸上に横たわる各方向を表し（「中央」及び「環境」のような）、前記第１及び第２軸が実質的に互いに直角をなす。導出されたオーディオ信号の各対は、それぞれの第１及び第２対（それぞれ左/右及び中央/環境対）の中間オーディオ信号を発生させるように処理され、中間オーディオ信号各対において該オーディオ信号の該相対的振幅が同等になるよう強制される。第１対（左/右対）の中間信号が発生される導出されたオーディオ信号対（左/右対）の軸上に横たわる第１方向を表わす第１出力信号（左出力信号L_ｏｕｔのような）は、同一極性で、中間オーディオ信号の第２対（中央/環境対）の各々の少なくとも一成分を結合することによって発生される。第１対（左/右対）の中間信号が発生される導出されたオーディオ信号対（左/右対）の軸上に横たわる第２方向を表わす第２出力信号（右出力信号R_ｏｕｔのような）は、逆極性で、中間オーディオ信号の第２対（中央/環境対）の各々の少なくとも一成分を結合することによって発生される。第１対（左/右対）の中間信号が発生される導出されたオーディオ信号対（中央/環境対）の軸上に横たわる第１方向を表わす第３出力信号（中央出力信号C_ｏｕｔ又は環境出力信号S_ｏｕｔのような）は、同一極性又は逆極性で、中間オーディオ信号の第１対（中央/環境対）の各々の少なくとも一成分を結合することによって発生される。任意に、中間信号の第２対（中央/環境）が発生される導出されたオーディオ信号の対（中央/環境）の軸上に横たわる第２方向を表す第４信号（第３出力信号が中央出力信号C_ｏｕｔならば環境信号S_ｏｕｔ、又は第３出力信号がS_ｏｕｔならばC_ｏｕｔのような）は、第３出力信号を同一極性で結合することによって発生されたならば、逆極性で、又は第３出力信号が逆極性で結合することによって発生されたならば、同一極性で、中間オーディオ信号の前記第１対
（左/右対）の各少なくとも一成分を結合することによって発生される。
【０００７】
符号化された信号間でこれまで価値が認められなかった関係は、中間オーディオ信号各対の大きさが平等になるように強制されることによって、復号された出力信号の望ましくないクロストーク成分が実質的に抑圧されると言うことである。同原理は、実質的なクロストーク相殺を達成するために完全な平等を要しない。このような処理は、望ましくないクロストーク成分の相殺を自動的に行うようにさせる負フィードバック装置を用いることによって容易にかつ望ましく実施される。
【０００８】
本発明は、同等のトポロジーをもつ各実施形態を含む。上記すべての実施形態において各中間信号は、一対の入力信号に作用する受動マトリックスから導出され、これらの中間信号が平等になるように強制される。第１トポロジーを用いる実施形態では、中間信号の相殺成分は、出力信号を発生させるために受動マトリックス信号（入力信号に作用する又は別の受動マトリックスからの）と結合される。第２トポロジーを用いる実施形態では、中間信号対が出力信号に結合される。
【０００９】
本発明の他の面は、追加の出力信号を発生させる追加の制御信号の導出を含む。
【００１０】
本発明の第１目的は、先行技術では前例のない、精度に関する特定要件のない回路を用いると共に制御路の異常な複雑さを要しない回路要素を用いて、広範な各種の入力信号条件下で測定かつ知覚可能に高度なクロストーク相殺を達成することである。
【００１１】
本発明の他の目的は、先行技術の回路より単純かつ低コストの回路要素でそのような高性能を達成することである。
【００１２】
【本発明を実施する最良の態様】
受動復号マトリックスが図１に機能的かつ図式的に示される。以下のは出力を入力Ｌ_ｔ及び Ｒ_ｔ（左全体及び右全体）
Ｌ_ｏｕｔ＝Ｌ_ｔ （式１）
Ｒ_ｏｕｔ＝Ｒ_ｔ （式２）
Ｃ_ｏｕｔ＝１/２*（Ｌ_ｔ＋Ｒ_ｔ） （式３）
Ｓ_ｏｕｔ＝１/２*（Ｌ_ｔ−Ｒ_ｔ） （式４）
本明細書全体を通して上記又は他の各式で用いられるで符号「*」は乗算を示す。
【００１３】
中央出力は各入力の和であり、環境出力は各入力の差である。さらに、双方共に任意の尺度化（縮尺）を有し、説明を簡単にするために１/２にされる。他の尺度化値も可能である。Ｃ_ｏｕｔは、縮尺率＋１/２を持つＬ_ｔ及びＲ_ｔを線形結合器２に作用させることによって得られる。Ｓ_ｏｕｔ出力は、それぞれ縮尺率＋１/２及び−１/２を持つＬ_ｔ及びＲ_ｔを線形結合器４に作用させることによって得られる。
【００１４】
図１の受動マトリックスは、従って２対のオーディオ信号、即ち、第１対であるＬ_ｏｕｔとＲ_ｏｕｔ及び第２対であるＣ_ｏｕｔとＳ_ｏｕｔを発生させる。この例では、受動マトリックスの基本方向は、左、中央、右及び環境と呼ばれる。隣接する各基本方向は、これらの方向ラベルに対して、左が中央及び環境に隣接するように、環境が左及び右に隣接するように等、互いに直角をなす軸上に横たわる。本発明は任意の直角２：４復号マトリックスに適用される。
【００１５】
受動マトリックスデコーダは、ｍオーディオ信号からｎオーディオ信号を導出し、不変関係｛例えば、図１ではＣ_ｏｕｔは常に１/２*（Ｒ_ｏｕｔ＋Ｌ_ｏｕｔ）｝によりｎはｍより大きい。対照的に、能動マトリックスデコーダは可変関係によりｎオーディオ信号を導出する。能動マトリックスを構成する一方法は、信号依存の各信号成分を受動マトリックスの各出力信号と結合することである。例えば、図２に機能的かつ図式的に示されるように、受動マトリックス出力の可変的に尺度化された出力を導出する、４つのＶＣＡ（電圧制御アンプ）６、８、１０及び１２は、線形結合器１４、１６、１８及び２０内で、変化されてない受動マトリックス出力（即ち、結合器２及び４の２つの出力に沿った２つの入力自体）と合算される。各ＶＣＡは、受動マトリックスの左、右、中央及び環境からそれぞれ導出されたそれらの入力をもつので、それらの利得はｇ_ｌ、ｇ_ｒ、ｇ_ｃ及びｇ_ｓ（すべて正）と呼ばれ得る。ＶＣＡ出力信号は相殺信号を構成すると共に、クロストークを抑圧することによってマトリックスデコーダの方向性を向上させるために、相殺信号が導出される各方向からのクロストークをもつ、受動的に導出された出力と結合される。
【００１６】
図２の装置では、受動マトリックスの各路がなお存在することに注目のこと。各出力は、各受動マトリックス出力と２つのＶＣＡ出力との和である。ＶＣＡ出力は、それぞれの受動マトリックス出力に対する所望のクロストーク相殺を与えるために、クロストーク成分は隣接する基本方向を表す各出力で起こることを考慮して、各ＶＣＡ出力が選択されかつ尺度化される。例えば、中央信号は受動的に復号された左及び右信号のクロストークをもち、環境信号は受動的に復号された左及び右信号のクロストークをもつ。従って、左信号出力は、受動的に復号された中央及び環境信号から得られた相殺信号成分と結合されるべきであり、また他の４つの出力についても同様である。図２において各信号が尺度化され、極性化されかつ結合される方法が、所望のクロストーク抑制を与える。ゼロから１の範囲でそれぞれのＶＣＡ利得を変えることによって（図２の尺度化例に関して）受動的に復号された出力の望ましくないクロストーク成分が抑制され得る。
【００１７】
図２の装置は以下の式をもつ。
【００１８】
Ｌ_out＝Ｌ_t‐ｇ_ｃ*(Ｌ_t＋Ｒ_t)‐ｇ_s*１/２*（Ｌ_t−Ｒ_t） （式５)
Ｒ_out＝Ｒ_t‐ｇ_ｃ*１/２*（Ｌ_tＲ_t）＋ｇ_s*１/２*（Ｌ_t−Ｒ_t） （式６）
Ｃ_out＝１/２*（Ｌ_t＋Ｒ_t）‐ｇ_ｌ*１/２*Ｌ_t‐ｇ_ｒ*１/２*Ｒ_t （式７）
Ｓ_out＝１/２*（Ｌ_t−Ｒ_t）‐ｇ_ｌ*１/２*Ｌ_ｔ＋ｇ_ｒ*１/２*Ｒ_ｔ （式８）
【００１９】
すべてのＶＣＡがゼロの利得をもつならば、装置は受動マトリックスと同一である。すべてのＶＣＡの任意の等価に対して、図２の装置は一定尺度化を除けば受動マトリックスと同一である。例えば、すべてのＶＣＡが０．１の利得を持つならば、
Ｌ_out＝Ｌ_t‐0.05*（Ｌ_t＋Ｒ_t）‐0.05*（Ｌ_t−Ｒ_t）＝0.9*Ｌ_t
Ｒ_out＝Ｒ_t‐0.05*（Ｌ_t＋Ｒ_t）‐0.05*（Ｌ_t−Ｒ_t）＝0.9*Ｒ_t
Ｃ_out＝1/2*（Ｌ_t＋Ｒ_t）‐0.05*Ｌ_t‐0.05*Ｒ_t＝0.9*1/2*（Ｌ_t＋Ｒ_t）
Ｓ_out＝1/2*（Ｌ_t−Ｒ_t）‐0.05*Ｌ_t＋0.05*Ｒ_t＝0.9*1/2*（Ｌ_t‐Ｒ_t）
結果は、縮尺率０．９で縮尺された受動マトリックスである。従って、以下に記載する、静止した（無活動）ＶＣＡ利得の正確な値は決定的ではない。
【００２０】
一例を検討すると、基本方向（左、右、中央及び環境）のみに対して、それぞれの各入力信号は、Ｌ_tのみ、Ｒ_tのみ、Ｌ_t＝Ｒ_t（同一極性）及びＬ_t＝‐Ｒ_t（逆極性）であり、対応する所望の各出力は、Ｌ_outのみ、Ｒ_outのみ、Ｃ_outのみ及びＳ_outのみである。各場合において、理想的には、一出力のみは一信号を与えるべきであり、残余のものは何も与えるべきではない。
【００２１】
検査により、各ＶＣＡが制御されて、所望の基本方向に相当する１つが１の利得をもち、残余のものが１より遥かに小さいとするならば、所望の１つを除くすべての出力において、ＶＣＡ信号は不要な入力を出力を相殺するであろう。既に述べたように、図２の構成では、ＶＣＡ出力は隣接の基本方向（受動マトリックスはその中にクロストークを有する）のクロストーク成分を相殺するように作動する。
【００２２】
従って、例えば、両入力が平等な同位相信号で供給されるとすれば、Ｒ_t＝Ｌ_t＝（例えば）１であり、その結果としてｇ_c＝ゼロ及びｇ_l、ｇ_r及びｇ_sはすべてゼロとなり、以下が得られる。
【００２３】
Ｌ_out＝１‐1*1/2*(1＋1)‐0*1/2*（1−1）＝0
Ｒ_out＝１‐1*1/2*(1＋1)＋0*1/2*（1−1）＝0
Ｃ_out＝1/2*(1＋1)−0*1/2*1‐0*1/2*1＝１
Ｓ_out＝1/2*(1-1)−0*1/2*1＋0*1/2*1＝0
唯一の出力は所望のＣ_outからである。同様な計算は、同一のことが他の３つの基本方向の1つのみからの信号の場合に当てはまることを立証するであろう。
【００２４】
式５、６、７及び８は以下のように同等に記載し得る。
【００２５】
Ｌ_out＝1/2*（Ｌ_t＋Ｒ_t）*（1‐ｇ_c）＋1/2*（Ｌ_t−Ｒ_t）*（1‐ｇ_s）
（式９）
Ｃ_out＝1/2*Ｌ_t*（1‐ｇ_l）＋1/2*Ｒ_t*（1‐ｇ_r）
（式１０）
Ｒ_out＝1/2*（Ｌ_t＋Ｒ_t）*（1‐ｇ_c）−1/2*（Ｌ_t−Ｒ_t）*（1‐ｇ_s）
（式１１）
Ｓ_out＝1/2*Ｌ_t*（1‐ｇ_l）−1/2*Ｒ_ｔ*（1‐ｇ_r）
（式１２）
この装置では、各出力は２つの信号の結合である。Ｌ_out及びＣ_outは、入力信号の和と差及び和と差ＶＣＡ（その入力は中央及び環境方向から導出され、対をなす方向は左及び右方向に対して直角である）の各利得の双方を含む。Ｃ_out及びＳ_outは、実際の各入力信号及び左と右ＶＣＡ（その入力は左及び右向から導出され、対をなす各方向は中央及び環境方向に対して直角である）の各利得を含む。
【００２６】
非基本方向を考察すると、そこではＲ_tは、同一極性であるが減衰された同一信号Ｌ_tと共に供給される。この条件は、左及び中央基本方向間のある場所に置かれた信号を表し、従ってＬ_out及びＣ_outからの出力を伝え、Ｒ_out及びＳ_outからは殆ど又は全く出力を伝えるべきではない。
【００２７】
Ｒ_out及びＳ_outについては、２つの項が大きさは同等であるが極性が逆であるとすればこのゼロ出力が達成される。
【００２８】
Ｒ_outにつき、この相殺に対する関係は以下のとおりである。
【００２９】
［1/2*（Ｌ_t＋Ｒ_t）*（1‐ｇ_c）の大きさ
＝［1/2*（Ｌ_t‐Ｒ_t）*（1‐ｇ_ｓ）の大きさ （式１３）
Ｓ_outにつき、対応する関係は以下のとおりである。
【００３０】
［1/2*Ｌ_t*（1‐ｇ_ｌ）の大きさ
＝［1/2*Ｒ_t*（1‐ｇ_ｒ）の大きさ （式１４）
任意の２基本方向間でパンされた（又は単に置かれた）信号の考察は、同一の２つの関係を現すであろう。言い換えると、各入力信号が任意の２つの隣接出力間でパンされた音を表す場合、これらの大きさ関係は、音がこれらの２隣接基本方向に対応する出力から現れかつ他の２出力は何も伝えないことを保証するであろう。その結果を実質的に達成するために、各式９−１２の２つの各項の大きさは平等になるように強制、即ち、強制されるべきである。これは能動マトリックス内の２対の信号の相対的大きさを等しく保つことを追求することによって達成し得る。即ち、
［（Ｌ_t＋Ｒ_t）*（1‐ｇ_c）の大きさ
＝［（Ｌ_t‐Ｒ_t）*（1‐ｇ_ｓ）の大きさ （式１５）
［Ｌ_t*（1‐ｇ_ｌ）の大きさ
＝［Ｒ_t*（1‐ｇ_ｒ）の大きさ （式１６）
式１５及び１６に示される所望の関係は、尺度化の省略を除き式１３及び１４のものと同一である。各信号が結合される極性及びそれらの尺度化は、図２の結合器１４、１６、１８及び２０におけるようにそれぞれの出力が得られる時に処理され得る。
【００３１】
本発明は、これまで価値が認められていなかった平等な振幅規模関係の発見に基づくと共に、以下に述べるように、これらの関係を保つために自動フィードバック制御の使用に基づくのが望ましい。
【００３２】
不要なクロストーク信号成分の相殺に関する上記検討及び基本方向に対する要件から、本説明に用いられる尺度化に関してＶＣＡに対する最大利得は１であるべきことを結論づけることができる。対をなす一ＶＣＡの利得がその静止値から１に向けて上昇することを要する時、同対の他方は静止利得に留まるか又は逆方向に移動し得る。便利な実際的関係は同対の利得の積を一定に保つことである。ｄＢ利得がＶＣＡ制御電圧の線形関数であるアナログＶＣＡを用いることで、制御電圧が対の２つに平等（しかし事実上逆極性で）に加えられるとすれば、これは自動的に起こる。勿論、本発明は、アナログ成分を用いるよりはむしろデジタル的又はソフトウエアの形で実施され得る。
【００３３】
従って、例えば、静止利得を１/ａとすれば、各対の２つの利得間の実際的関係は以下のようなそれらの積であり得る。
【００３４】
ｇ_ｌ*ｇ_r＝１/ａ^２及び
ｇ_c*ｇ_s＝１/ａ^２
“ａ”に対する値は１０乃至２０の囲にあるであろう。
【００３５】
図３は、図２の左及び右ＶＣＡ（それぞれ６及び１２）に対するフィードバック導出される制御システムを示す。それは入力信号 Ｌ_t及びＲ_tを受信し、中間信号Ｌ_t*（１‐ｇ_ｌ）及びＲ_t*（１‐ｇ_ｒ）を得るためにそれらを処理し、中間信号の大きさを比較し、大きさの任意の差に応答して誤り信号を発生させる。誤り信号は各ＶＣＡを通じて大きさの差を減少させるようにする。そのような結果を達成させる一方法は、それらの大きさを導出するために中間信号を整流して２つの大きさ信号を比較器に加え、比較器が、例えば、Ｌ_t信号の増加がｇ_ｌを増加させかつｇ_rを減少させるような極性で各ＶＣＡの利得を制御するようにさせることである。各回路値（又は、デジタル又はソフトウエア実施例の同等値）は、比較器の出力がゼロならば、静止アンプ利得が１未満になるように選ばれる。
【００３６】
アナログ領域では、比較機能を実施する実際的方法は、２つの大きさを対数領域に変換し、比較器がそれらの比を決めるよりはむしろそれらを減算するようにさせることである。多くのアナログＶＣＡは制御信号の指数に比例する利得を有し、対数を基礎とする比較器の制御出力の真数を内在的かつ便宜的にとるようにされる。しかし、対照的に、デジタル的に実施されるならば、２つの大きさを分割し、結果的に得られたものをＶＣＡ機能に対する直接乗数又は除数として用いることがより便利であろう。
【００３７】
さらに特定的すると、図３に示されるように、Ｌ_t入力は左ＶＣＡ６及び線形結合器２２に加えられ、そこでそれは＋１の尺度化が施される。左ＶＣＡ６出力は‐１尺度化（従って減算器を構成する）で結合器２２に加えられ、結合器２２の出力が全波整流器２４に加えられる。Ｒ_t入力は右ＶＣＡ１２及び線形結合器２６に加えられ、そこでそれは＋１の尺度化が施される。右ＶＣＡ１２出力は‐１の尺度化（従って減算器を構成する）で結合器２６に加えられ、結合器２６の出力が全波整流器２８に加えられる。整流器２４及び２８各出力は、それぞれ演算増幅器３０の非反転及び反転入力に加えられる。オペアンプ３０出力は、反転なしでＶＣＡ６の利得制御入力にかつ極性反転されてＶＣＡ１２の利得制御入力に加えられる、誤り信号の性質をおびた制御信号を与える。誤り信号は、大きさが平等にされるべき２信号の大きさの相違を示す。この誤り信号は、各中間信号の大きさの差を減少させるために各ＶＣＡを正しい方向に「向ける」ように用いられる。結合器１６及び１８への出力はＶＣＡ６及び１２からとられる。従って、各中間信号の成分のみが出力結合器、即ち、Ｌ_tｇ_r及びＲ_tｇ_lに加えられる。
【００３８】
定常状態信号条件のために、十分なループ（閉回路）利得を与えることによって大きさの差は無視できる大きさに減少され得る。しかし、実質的なクロストーク相殺を達成するために大きさの差をゼロ又は無視できる量に減少させる必要はない。例えば、ｄＢ差を１０倍だけ下げるのに十分なループ利得は、理論的に最悪の場合でも３０ｄＢ低下よりよいクロストークに帰着する。動的条件に対しては、フィードバック制御装置の時定数は、一面では少なくとも大抵の信号条件に対して本質的に聴取不能にするために大きさが平等になるよう強制するように選択すべきである。記載された各種構成における時定数選択の詳細は本発明の範囲外である。
【００３９】
回路パラメータは、約２０ｄＢの負フィードバックを与えかつＶＣＡ利得が１を超え得ないように選ばれるのが望ましい。ＶＣＡ利得はある小さな値（例えば、１より遥かに小さい１/ａ^２）から、図２、４及び５の装置と関連して本明細書に記載された各尺度化例に対する１の数（単位元）以下の範囲で変わる。負フィードバックのため図３の装置は、整流器に入る信号をほぼ同等に保持するように作動する。
【００４０】
利得が小さいならばその正確な値は決定的ではないので、対の一方の利得が１に向けて上昇する時はいつでも他方の利得を小さい値に強制するような任意の関係は何れも同様な受容可能な結果を生じさせるであろう。
【００４１】
図２の中央及び環境ＶＣＡ（それぞれ、８及び１０）に対するフィードバック導出される制御システムは、既に述べた通り、図３の装置と実質的に同一である。しかし、Ｌ_t及びＲ_tではなくてそれらの和及び差を受信し、ＶＣＡ６及びＶＣＡ１２（それぞれの中間信号成分を構成する）からのその出力を結合器１４及び２０へ加える。
【００４２】
従って、精度につき特別な要件をもたない回路要素を用いると同時に信号路内に統合される単純な制御路を利用して、広範な各種の入力信号条件下で、高度なクロストーク相殺が達成され得る。フィードバック導出される制御システムは、中間オーディオ信号各対の中間オーディオ信号の相対的振幅が平等になるのが強制されるように、受動マトリックスからの各対のオーディオ信号を処理するために作動する。
【００４３】
図３に示される、フィードバック導出される制御システムは、整流器２４及び２８への各入力が平等になるのが逆に強制されるように２つのＶＣＡ６及びＶＣＡ１２の利得を制御する。これらの２項が平等になるように強制される程度は、 整流器、それらに続く比較器３０及び各ＶＣＡの利得/制御関係の特性に依存する。ループ利得が大きい程ますます平等性は接近するが、平等に向けた強制はこれらの要素の特性に関係なく起こるであろう（勿論信号の極性はレベル差を低減するようにされることが前提条件である）。実際に、比較器は無限の利得をもたず、有限利得の減算器として実現される。
【００４４】
整流器が線形、即ち、それらの出力が入力の大きさに直接比例するとすれば、比較器又は減算器は出力は信号電圧又は電流差の関数である。その代わりに、整流器がそれらの入力の大きさの対数、即ち、ｄＢで表わされたレベルに応答するとすれば、比較器入力で行われる減算は入力レベルの比をとることと同等である。それでは結果が信号の絶対レベルには依存しないがｄＢで表わされた信号の差のみに依存するので、これは有益である。
【００４５】
より密接に人の知覚を反映するｄＢで表わされた源信号レベルを考察すると、他の事項は平等として、これはループ利得が大きさに無関係であることを意味し、従って平等になるよう強制する程度も同様に大きさに無関係である。勿論、若干の非常に低いレベルでは、対数整流器は正確に作動しなくなり、それ故に入力閾値がありそれ以下では平等化への強制が停止されるであろう。しかし、結果的に、高入力信号レベルに関する極端な高ループ利得を要することなく７０又はそれ以上のｄＢ範囲に亘って制御は維持し得るが、結果として生じるループの安定性に対する潜在的問題を含む。
【００４６】
同様に、ＶＣＡ６及び１２はそれらの制御電圧（即ち、乗数又は除数）に直接又は逆比例する。これは、利得が小さいならば、制御電圧の小さな絶対変化がｄＢで表わされた利得の大きな変化を生じさせる効果をもつであろう。例えば、このフィードバック導出される制御システム構成で必要とされるような、最大利得１及び０乃至１０ボルトぐらい変化する制御電圧Ｖ_cを有し、利得がＡ＝０．１*Ｖ_cと表わし得るＶＣＡを考察するとしよう。Ｖ_cがその最大値に近いと、たとえば９９００から１００００ｍＶへの１００ｍＶ（ミリボルト）の変化は２０*ｌｏｇ（１００００/９９０００）、即ち、約０．０９ｄＢの利得変化を与える。Ｖ_cが遥かに小さいと、１００から２００ｍＶへの１００ｍＶの変化は、２０*ｌｏｇ（２００/１００）、即ち、６ｄＢの利得変化を与える。その結果、実際のループ利得、従って、制御信号の大小に依存して応答速度は極端に変化するであろう。再び、ループの安定性に関する問題があり得る。
【００４７】
この問題は、そのｄＢ利得が制御電圧に比例するか、又は異なった表現を用いると、その電圧又は電流利得が制御電圧の指数又は真数に依存するＶＣＡを用いることによって除去され得る。それでは１００ｍＶのような制御電圧の小さな変化は、制御電圧がその範囲内にあればどこでも同一ｄＢの利得変化を与えるであろう。そのような装置は各アナログＩＣとして容易に利用可能であり、その特性又はその近似値はデジタル実施例で容易に達成される。
【００４８】
従って、望ましい実施形態は、対数整流器及び指数的に制御された可変利得増幅を用い、広範な入力レベル及び２つの入力信号比に関してより一層一様な同等化（ｄＢで考慮された）を強制する。
【００４９】
人の聴覚では、方向の知覚が周波数に関して一定ではないので、人の方向感に最も貢献する各周波数を強調しかつ不適切な方向づけにつながり得る周波数を軽く扱うように、整流器に入る信号に若干の周波数加重を加えるのが望ましい。従って、実際の実施形態では、図３の整流器２４及び２８には経験的に得られたフィルタを先行させ、低周波数及び非常に高い周波数を減衰させかつ可聴範囲の中央に関して緩やかに上昇する応答を与える。これらのフィルタは、出力信号の周波数応答は変えず、単に制御信号及びフィードバック導出される制御システムのＶＣＡ利得を変えるに過ぎない。
【００５０】
図２及び３の結合と同等な装置が、機能的かつ図式的に図４に示される。同図の図２及び３の結合との相違は、相殺成分が導出される受動マトリックスから出力信号を受信する代わりに、各出力結合器がＬ_t及びＲ_t入力信号に応答して受動マトリックス出力信号を発生させることである。同装置は、受動マトリックス内で加算係数が本質的に同一であるとすれば、図２及び３の結合で与える結果と同一のものを与える。図４は図３と関連して述べたフィードバック装置を組み込む。
【００５１】
さらに特定すると、図４では、図１の受動マトリックス構成におけるように、結合器２及び４を含む受動マトリックスには、第一にＬ_t及びＲ_t入力が加えられる。同様に受動マトリックス「左」出力であるＬ_t入力が、「左」ＶＣＡ３２及び＋１の尺度化を有する線形結合器３４の一入力に加えられる。左ＶＣＡ３２出力は、‐１の尺度化を有する結合器３４加えられる（従って減算器を構成する）。同様に受動マトリックス「右」出力であるＲ_t入力が、「右」ＶＣＡ４４及び＋１の尺度化有する線形結合器４６の一入力に加えられる。右ＶＣＡ４４出力は‐１の尺度化有する結合器４６加えられる（従って減算器を構成する）。結合器３４及び４６の出力は、それぞれ信号Ｌ_t*（１‐ｇ_l）及びＲ_t*（１‐ｇ_r）であり、これらの信号を等しく保つか又はそれらが平等になるよう強制するのが望ましい。その結果を達成するために、これらの信号は、図３に示されかつそれと関連して記載されたようなフィードバック回路に加えられるのが望ましい。それではフィードバック回路はＶＣＡ３２及び４４の利得を制御する。
【００５２】
さらに、なお図４に言及すると、結合器２からの受動マトリックスの「中央」出力は「中央」ＶＣＡ３６及び＋１の尺度化を有する線形結合器４６の一入力に加えられる。中央ＶＣＡ３６出力は‐１の尺度化有する結合器３８加えられる（従って減算器を構成する）。結合器４からの受動マトリックスの「環境」出力は、「環境」ＶＣＡ４０及び＋１の尺度化有する線形結合器４２の一入力に加えられる。環境ＶＣＡ４０出力は‐１の尺度化有する結合器４２加えられる（従って減算器を構成する）。結合器３８及び４２の出力は、それぞれ信号１/２*（Ｌ_t＋Ｒ_t）*（１‐ｇ_c）及び１/２*（Ｌ_t‐Ｒ_t）*（１‐ｇ_s）であり、これらの信号を等しく保つか又はそれらが平等になるよう強制するのが望ましい。その結果を達成するために、これらの信号は、図３に示されかつそれと関連して記載されたようなフィードバック回路に加えられるのが望ましい。それではフィードバック回路はＶＣＡ３８及び４２の利得を制御する。
【００５３】
出力信号Ｌ_out、Ｃ_out、Ｓ_out及びＲ_outは結合器４８、５０、５２及び５４によって発生される。各受動マトリックス信号成分を与えるようにする相殺信号成分及び一方又は双方の入力信号を与えるために、各結合器は２つのＶＣＡ（各ＶＣＡ出力は、その大きさが等しく保たれるように追及される各中間信号の一成分を構成する）を受信する。さらに特定すると、入力信号Ｌ_tは＋１の尺度化でＬ_out結合器４８に、＋１/２の尺度化でＣ_out結合器５０に及び＋１/２の尺度化でＳ_out結合器５２に加えられる。入力信号Ｒ_tは＋１の尺度化でＲ_out結合器５４に、＋１/２の尺度化でＣ_out結合器５０に及び‐１/２の尺度化でＳ_out結合器５２に加えられる。左ＶＣＡ３２出力は‐１/２の尺度化でＣ_out結合器５０に及び同様に‐１/２の尺度化でＳ_out結合器５２に加えられる。右ＶＣＡ４４出力は‐１/２の尺度化でＣ_out結合器５０に及び＋１/２の尺度化でＳ_out結合器５２に加えられる。中央ＶＣＡ３６出力は‐１の尺度化でＬ_out結合器４８に及び‐１の尺度化でＲ_out結合器５４に加えられる。環境ＶＣＡ４０出力は‐１の尺度化でＬ_out結合器４８に及び＋１の尺度化でＲ_out結合器５４に加えられる。
【００５４】
各種の図、例えば、図２及び４において、当初は各相殺信号が各受動マトリックス信号に対立しないように思われる（例えば、各相殺信号の中には、受動マトリックス信号が加えられるのと同一極性で結合器に加えられるものがある）ことが注目されるであろう。しかし、作動中、相殺信号が有意になると、それは受動マトリックス信号と対立しない極性を有するであろう。
【００５５】
図２と３の結合及び図４と同等の他の装置が機能的かつ図式的に図５に示される。図５の構成では、等しく保たれるべき各信号は、各出力導出結合器及び各ＶＣＡ制御用フィードバック回路に加えられる信号である。これらの信号は受動マトリックス出力信号を含む。対照的に、図４の装置では、フィードバック回路から出力結合器に加えられる各信号はＶＣＡ出力信号でありかつ各受動マトリックス成分を除外する。従って、図４では（及び図２と３の結合では）、受動マトリックス成分はフィードバック回路の出力と明示的に結合されなければならないが、これに対して図５では、各フィードバック回路の各出力は受動マトリックス成分を含みかつそれ自体十分である。また図５の装置では、各ＶＣＡ出力（その各々が中間信号の一成分のみを構成する）よりはむしろ各中間信号出力が出力結合器に加えられることに注目されるであろう。それにもかかわらず、図４及び図５（図２と３の結合と共に）の各構成は同等であり、かつ、加算係数が正確ならば、図５からの出力は図４（及び図２と３の結合）からのものと同一である。
【００５６】
図５では、受動マトリックス出力を処理することによって式９、１０、１１及び１２の４つの中間信号［１/２*（Ｌ_t＋Ｒ_t）*（１‐ｇ_c）］、［１/２*（Ｌ_t‐Ｒ_t）*（１‐ｇ_s）］、［１/２*Ｌ_t*（１‐ｇ_l）］及び［１/２*Ｒ_t*（１‐ｇ_r）］が得られ、次いで所望の出力を導出するために加算又は減算される。同信号はまた、図３に関連して既に述べた通り、２つのフィードバック回路の整流器及び比較器に供給され、フィードバック回路は対をなす各信号の大きさを等しく保つように作動するのが望ましい。図５の構成に用いられるように、図３の各フィードバック回路は、ＶＣＡ６及び１２からよりはむしろ結合器２２及び２６からそれらの出力結合器への出力をとらせる。
【００５７】
なお図５を参照して、結合器２及び４、ＶＣＡ３２、３６、４０及び４４並びに結合器３４、３８、４２及び４４間の結線は図４の装置におけるものと同一である。また、図４及び図５の両装置において、結合器３４、３８、４２及び４６の出力は２つのフィードバック制御回路（ＶＣＡ３２及び４４に対する制御信号を発生させるために結合器３４及び４６の出力はそのような第１回路に、またＶＣＡ３６及び４０に対する制御信号を発生させるために結合器３８及び４２の出力はそのような第２回路に）に加えられる。図５では、結合器３４の出力、Ｌ_t*（１‐ｇ_l）信号は、＋１の尺度化でＣ_ｏｕｔ結合器５８に、また＋１の尺度化でＳ_ｏｕｔ結合器６０に加えられる。結合器４６の出力、Ｒ_t*（１‐ｇ_ｒ）信号は、＋１の尺度化でＣ_ｏｕｔ結合器５８に、また-１の尺度化でＳ_ｏｕｔ結合器６０に加えられる。結合器３８の出力、１/２*（Ｌ_t＋Ｒ_t）*（１‐ｇ_ｃ）信号は、＋１の尺度化でＬ_ｏｕｔ結合器５６に、また＋１の尺度化でＲ_ｏｕｔ結合器６２に加えられる。結合器４２の出力、１/２*（Ｌ_t‐Ｒ_t）*（１‐ｇ_ｓ）信号は、＋１の尺度化でＬ_ｏｕｔ結合器５６に、また-１の尺度化でＲ_ｏｕｔ結合器６２に加えられる。
【００５８】
制御信号が入力から発生される、先行技術の適応マトリックスデコーダとは異なり、本発明は閉ループ制御を用いるのが望ましく、そこでは出力を与える信号の大きさは適応化のために測定されかつフィードバックされる。特に、先行技術の開ループシステムとは異なり、非基本方向に対する不要な信号の望ましい相殺は信号及び制御路の特性の正確な適合に依存せずかつ閉ループ構成は回路要素の精度に対する必要性を大いに低減させる。
【００５９】
理想的に、実際的な回路欠陥を除いて、本発明の「大きさを等しく保つ」各構成は、既知の相対的振幅及び極性でＬ_t及びＲ_t入力内に供給される任意の源は、所望の出力から信号を与えかつ他の出力からは無視できる信号しか与えないと言う意味で「完全」である。「既知の相対的振幅及び極性」はＬ_t及びＲ_t入力が基本方向又は隣接する基本方向間の位置のいずれかを表すことを意味する。
【００６０】
式９、１０、１１及び１２を再び考察すると、ＶＣＡを組込んだ各可変利得回路の総合利得は（１−ｇ）の形の減算装置であることが理解されるであろう。各ＶＣＡ利得は小さな値から１の間で変化するが１は超えない。対応的に、可変利得回路利得（１−ｇ）は１に極近い値からゼロまで変化し得る。従って、図５は図６として書き換えることが可能であり、そこではすべてのＶＣＡ及び関連する減算器は１つのＶＣＡのみに置き換えられており、その利得は図５のＶＣＡのものとは逆方向に変化する。従って、すべての可変利得回路利得（１−ｇ）（例えば、図２と３、４及び５におけるように、受動マトリックス出力からその出力が減算される利得「ｇ」を有するＶＣＡによって実施される）は対応する可変利得回路利得「ｈ」（例えば、受動マトリックス出力に作用する利得「ｈ」を有する孤立ＶＣＡによって実施される）によって置き換えられる。利得「（１−ｇ）」の特性が利得「ｈ」と同一でありかつフィードバック回路が、必要な信号対の大きさ間の平等性を維持するように作動するとすれば、図６の構成は図５の構成と同等でありかつ同一出力を与えるであろう。実際に、図２と３、４、５、及び６の構成、即ち、開示されたすべての構成は互いに同等である。
【００６１】
図６の構成は、先のすべての構成と同等でかつ正確に同一に機能するが、受動マトリックスは明示的には見えず潜在的である。先の構成の静止又は方向づけられてない状態では、ＶＣＡ利得ｇは小さな値に低下する。図６の構成では、すべてのＶＣＡ利得ｈがそれらの最大、即ち、１又はそれに接近するまで上昇する時、対応する、方向づけられてない条件が起こる。
【００６２】
さらに図６につき特定すると、同様に入力信号Ｌ_tと同一の受動マトリックスの「左」出力が、中間信号Ｌ_t*ｈ_ｌを発生させるために、利得ｈ_ｌを有する「左」ＶＣＡ６４に加えられる。同様に入力信号Ｒ_tと同一の受動マトリックスの「右」出力が、中間信号１/２*（Ｌ_t＋Ｒ_t）*ｈ_ｃを発生させるために、利得ｈ_ｃを有する「右」ＶＣＡ６６に加えられる。結合器４からの受動マトリックスの「環境」出力は、中間信号１/２*（Ｌ_t-Ｒ_t）*ｈ_ｓを発生させるために、利得ｈ_ｓを有する「環境」ＶＣＡ６８に加えられる。既に述べた通り、ｈ利得特性が（１−ｇ）利得特性と同一になるように、ＶＣＡ利得ｈはＶＣＡ利得ｇと逆に作動する。
【００６３】
制御電圧の発生
これまで記載された実施形態に関連して詳説された制御信号の分析は、本発明をよりよく理解しかつ一対のオーディオ入力信号流れから、各々が方向と関連する、５つ又はそれ以上のオーディオ信号流れを導出するために、本発明の教示がどのように用いられ得るかを説明する上で有用である。
【００６４】
以下の分析では、その結果は、背後から開始し、左、中央、右を経て背後に戻るように円をなして聴取者の周りで時計方向にパンされるオーディオ源を考察することによってその結果が例示されるであろう。変量αは、聴取者に関するイメージの角度（°）の測定値であり、０°は背面におけるもので、１８０°は中央前方におけるものである。入力の大きさＬ_t及びＲ_tは下式によってαと関連づけられる。
【００６５】
【式１】

【式２】

【００６６】
パラメータαと、入力信号の大きさ及び極性との間には１対１のマッピング(関数)がある。即ち、αの使用はより便利な分析につながる。αが９０°ならば、Ｌ_tは無限大で、Ｒ_tはゼロ、即ち、左のみである。αが１８０°ならば、Ｌ_t及びＲ_tは同一極性（中央前方）で等しい。αが０°ならば、Ｌ_t及びＲ_tは等しいが逆極性（中央背後）である。以下にさらに述べるように、興味のある特定の値は、Ｌ_t及びＲ_tが５ｄＢだけ相違しかつ逆極性をもつ時に起こり、これはゼロのいずれかの側に３１°のα値を与える。実際には、左及び右前方スピーカは、概して中央（例えば、＋/−３０〜４５度）に関して＋/−９０度よりさらに前方に置かれ、従ってαは実際には聴取者に関しては角度を表さないが、パニング（水平移動）を例示する任意のパラメータである。記載される図は、水平軸（α＝１８０°）の中央が中央前方を表し、左右の両極端（α＝０及び３６０°）が背後を表すように配列される。
【００６７】
図３の記載に関して既に述べたように、フィードバック導出される制御システムの対をなすＶＣＡの利得間の便利で実際的な関係は、各利得の積を一定に保つ。一方の利得が上昇すると他方が下降するように供給される指数的に制御された各ＶＣＡを用いて、図３の実施形態におけるように、同一の制御信号で対の双方に供給すると、これが自動的に起こる。
【００６８】
入力信号をＬ_t及びＲ_tで表し、ＶＣＡ利得ｇ_ｌ及びｇ_ｒの積を１/ａ^２と設定し、結果的に生じる平等化への強制が完成される十分大きなループ利得を前提とすると、図３のフィードバック導出される制御システムは、以下の式を満たすようにＶＣＡ利得を調節する。
【００６９】
【式３】

さらに、
ｇ_ｌ・ｇ_ｒ＝１/ａ^２
（式１９）
【００７０】
明らかに、これら式の第１に、Ｌ_t及びＲ_tの絶対量は不適切である。結果はそれらの比Ｌ_t/Ｒ_tのみに依存し、これをＸと呼ぶ。第２式からｇ_ｒを第１式に代入し、回答をもつ（二次式の他の根は実システムを表さない）ｇ_ｌの形で二次式を得る。
【００７１】
【式４】

【００７２】
パニング角度αに対してｇ_ｌ及びｇ_ｒをプロットすると図７を得る。期待されるように、入力が左のみ（α＝９０）を表す時、ｇ_ｌは背後における非常に低い値から最大１まで上昇し、次いで中央前方（α＝１８０）に対して低い値まで戻る。右半分では、ｇ_ｌは非常に小さいままに止まる。同様かつ対称的にｇ_ｒは、パンの右半分の中央におけるものを除き小さく、αが２７０度(右のみ)のとき１まで上昇する。
【００７３】
上記結果は、Ｌ_t/Ｒ_tフィードバック導出される制御システムに対するものである。和/差フィードバック導出される制御システムは、正確に同一方法で作動し、図８に示されるように和利得ｇ_C及び差利得ｇ_ｓのプロットを与える。再び、期待されたように、和利得は、中央前方において１まで上昇し、よそでは低い値に降下するが、一方差利得は背後において１まで上昇する。
【００７４】
フィードバック導出される制御システムＶＣＡ利得が、望ましい実施形態におけるように、制御電圧の指数に依存するとすれば、それでは制御電圧は利得の対数に依存する。従って、上記各式から、Ｌ_t/Ｒ_t及び和/差制御電圧、即ち、フィードバック導出される制御システムの比較器（図３の比較器３０）の出力に関する式を導出し得る。図９は、左/右及び和/差制御電圧を示し、制御信号の最大及び最少値が＋/−１５ボルトである一実施形態では後者は反転（即ち、事実上差/和）される。明らかに、他の尺度化が可能である。
【００７５】
図９の曲線は２点で交差し、一方は信号が視聴者の左後方のどこかのイメージを表す所であり、他方は前方半分のどこかである。曲線に内在する対称性のために、これらの交差する点は、近接する基本方向に対応する各α値の正確に中間である。図９では、それらは４５及び２２５度で起こる。
【００７６】
先行技術（例えば、本発明者James W. Fosgate の米国特許5,644,640）は、２つの主制御信号から、２つのうちより大きいか（よりおおきい正の）又はより小さい（より小さい正の）さらなる制御信号を導出することが可能であることを示す。しかし同先行技術は異なった方法で主制御信号を導出しかつ結果的に得られた制御信号を異なった方法で利用する。図１０は、図９の各曲線のより小さいものと等しい信号を例示する。この導出された制御は、αが４５度、即ち、２つの原曲線が交差した所の値である時最高点（最大量）まで上昇する。
【００７７】
導出された制御信号の最高点が正確にα＝４５度においてその最高点まで上昇することは望ましくないかも知れない。実際的実施形態では、左後部を表す導出された基本方向が後部により近づくこと、即ち、４５度未満の値をもつことが望ましい。それらの曲線がより正の又はより負の作用をとる前に望ましいαの値において交差するように、左/右及び和/差制御信号の１つ又は双方を相殺（常数を加算又は減算すること）又は尺度化することによって最高点の正確な位置は移動され得る。例えば、図１１は、和/差電圧が０．８だけ尺度化され、その結果現在最高点がα＝３１度において起こるようにされていることを除けば、図１１は図１０と同一の作動を示す。
【００７８】
正確に同一方法で、反転された左/右制御を反転された和/差制御と比較しかつ類似の相殺又は尺度化を用いることで、最大点が聴取者の右後部に対応する所定の位置で起こる第２の新しい制御信号が所望かつ所定のα（例えば、ゼロの３１度反対側で左後部と対称的な、３６０−３１、即ち、３２９度）において導出され得る。それは図１１の左/右反転である。
【００７９】
図１２は、最も正の値が１の利得を与えるように、これらの導出された制御信号を各ＶＣＡに加える効果を示す。左及び右ＶＣＡが、左及び右基本方向において１まで上昇する利得を与えるのと全く同様に、ある信号が所定の各位置（この例では、ゼロのいずれかの側でα＝３１度）に置かれる時、これらの導出された左後部及び右後部ＶＣＡ利得は１まで上昇するが、他のすべての位置に対して非常に小さく保たれる。
【００８０】
線形に制御されたＶＣＡで同様な結果を得ることができる。主制御電圧対パニングパラメータαに対する曲線は異なるが、適切な尺度化又は相殺によって選び得る各点において交差するであろう。従って、初期４基本方向以外の特定の各イメージ位置に対するさらなる制御電圧がより少ない作動によって導出され得る。明らかに、制御信号を反転させ、より少ない（より負の）ものよりより大きい（より正の）ものをとることによって新しい制御し信号を導出することが可能である。
【００８１】
より大きいもの又はより小さいものをとる前に主制御信号の交差点を移動させる、同信号に対する改変を通じて、相殺（オフセット）又は尺度化の代わりに若しくはそれに加えて、非線形作動を代替的に構成し得るであろう。同改変は、Ｌ_t及びＲ_t（各入力信号）の大きさ及び相対的極性の殆どあらゆる所望の比において最高点がある、さらなる制御信号の発生を可能にすることは明らかであろう。
【００８２】
５出力以上の適応マトリックス
図２及び４は、不要なクロストークを相殺（削除）するのに加えて、受動マトリックスが適応相殺項をもち得ることを示す。これらの場合では、４つのＶＣＡを介して導出される４つの可能な相殺項があり、４つの基本方向の１つにおける、４つの出力（左、中央、右及び背後）の１つからの優勢な出力に相当する、一音源に対して各ＶＣＡが最高利得（概して１）に達した。２つの隣接基本方向間でパンされた一信号が、同２つの隣接基本方向に相当する出力以外のものからは殆ど又は全く与えるものがないと言う意味で同システムは完全である。
【００８３】
この原理は、５以上の出力を有する能動システムまで拡張され得る。そのような場合には、システムは「完全」ではないが、不要な信号がなお十分に相殺され得るので結果はクロストークによって可聴的に損なわれない。例えば、図１３の出力マトリックスを参照のこと。図１３は、本発明による能動マトリックスの一部分の機能的かつ図式的図であり、５以上の出力が得られる方法を説明するのに有用な助けとなる。図１４は、図１３で用いられ得る６つの相殺信号の導出を示す。
【００８４】
第１に図１３を参照すると、６つの出力がある。即ち、左前方（Ｌ_ｏｕｔ）、中央前方（Ｃ_ｏｕｔ）、右前方（Ｒ_ｏｕｔ）、中央後方（又は環境）（Ｓ_ｏｕｔ）、右後方（ＲＢ_ｏｕｔ）及び左後方（ＬＢ_ｏｕｔ）である。３つの前方及び環境出力に関して、始めの受動マトリックスは上記４出力システムのものと同一である（直接入力Ｌ_ｔ、中央前方を与えるために１/２尺度化されかつ線形結合器８０に加えられるＬ_ｔプラスＲ_ｔの結合、中央後方を与えるために１/２尺度化されかつ線形結合器８２に加えられるＬ_ｔマイナスＲ_ｔの結合及び直接入力Ｒ_ｔ）。２つの追加の後方出力がある。即ち、左後方及び背面後方であって、それぞれ尺度化１のＬと_ｔと尺度化-ｂのＲ_ｔとを線形結合器８４に加えること及びそれぞれ尺度化-ｂのＬ_ｔと尺度化１のＲ_ｔとを線形結合器８６に加えることによって生じ、式ＬＢ_ｏｕｔ＝Ｌ_ｔ-ｂ*Ｒ_ｔ及びＲＢ_ｏｕｔ＝Ｒ_ｔ-ｂ*Ｌ_ｔによる入力の異なった結合に対応する左後方及び背面後方である。ここで、ｂは概して１未満、例えば、０．２５の正の係数である。対称性は本発明にとって本質的ではないが任意の実際的システムで期待されることに注意のこと。
【００８５】
図１３では、各受動マトリックス項に加えて、出力線形結合器（８８、９０、９２、９４、９６及び９８）は受動マトリックス出力を相殺するために要するような多重能動相殺項（ライン１００、１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０及び１２２）を受信する。これらの項は、各ＶＣＡ（図示されず）の利得で乗算された各入力の入力及び/又は結合又は各入力と各ＶＣＡの利得で乗算された入力との結合から成る。既に述べた通り、一基本入力条件に対して各ＶＣＡの利得が１まで上昇しかつ他の各条件に対して本質的により小さくなるように各ＶＣＡが制御される。
【００８６】
図１３の構成は、限定された相対的大きさ及び極性の形の入力Ｌ_ｔ及びＲ_ｔによって与えられる６つの基本方向を有し、その各々は適切な出力のみからの信号に帰着し、他の５つの出力においては信号が本質的に相殺されるべきである。２つの隣接する基本方向間でパンされる信号を表す入力条件に関して、これらの基本方向に対応する出力は信号を与えるべきであるが、残りの出力は殆ど又は全く与えるべきではない。従って、各出力に関して受動マトリックスに加えて幾つかの相殺項（実際に、３つ以上が図１３に示される）があり、それぞれが他の基本方向の各々に対応する入力に対しては不要の出力に対応するであろう。実際に、図１３の配列は、中央後方が６番目の基本方向よりはむしろ左後方及び右後方間の単なる中途のパンに過ぎないように、中央後方Ｓ_ｏｕｔ出力（従って結合器８２及び９４を除去する）を除去するように改変され得る。
【００８７】
図１３の６出力システム又はその５出力代替物のいずれかに関して６つの可能な相殺信号がある。即ち、左/右及び和/差フィードバック導出される制御システムの各部分である２対のＶＣＡを介して導出された４つ及び上記のように（以下に述べる図１４の実施形態も同様に参照のこと）制御された左後方及び右後方ＶＣＡを介して導出されたさらなる２つの信号がある。６ＶＣＡの利得は、図７（左後方ｇ_ｌ及び右後方ｇ_ｒ）、図８（和ｇ_ｃ及び差ｇ_ｓ）及び図１２（左後方ｇ_ｌｂ及び右後方ｇ_ｒｂ）に従う。相殺信号は、以下に述べる通り、不要なクロストークを最少にするために計算されるか又は他の方法で選ばれた各係数を用いて受動マトリックス項と合算される。
【００８８】
あらゆる他の基本方向に対する入力信号及びＶＣＡ利得を考察することによって、我々は各基本出力に関して必要な相殺混合係数に到達するが、これらのＶＣＡ利得は対応する基本方向における信号に対してのみ１まで上昇し、イメージが遠くへ移動するにつれて極めて急速に１から下降することを記憶しておくこと。
【００８９】
従って、左出力の場合、中央前方、右のみ、右後方、中央後方（５出力の場合真の基本方向ではない）及び左後方を考察する必要がある。
【００９０】
図１３の５出力変形に関して左出力Ｌ_ｏｕｔを詳細に考察してみよう。それは受動マトリックスＬ_ｔからの項を含む。Ｌ_ｔ＝Ｒ_ｔ及びｇ_ｃ＝１の場合、入力が中央にある時に出力を相殺するために、図２又は４の４出力システムにおけるように正に項-１/２*ｇ_ｃ*（Ｌ_ｔ＋Ｒ_ｔ）を要する。入力が中央後方にあるか又は中央後方と右前方（従って右後方を含む）との間のどこかにある場合、再び図２又は４の４出力システムにおけるように正確に項-１/２*ｇ_ｃ*（Ｌ_ｔ-Ｒ_ｔ）を要する。入力が左後方を表す時には、利得ｇ_ｌｂが図１２のように変わる左後方ＶＣＡからの信号を要する。これで入力が左後方区域にあるときにのみ有意の相殺信号を明確に与え得る。左後方はＬ_ｔのみで表される左前方と、１/２*（Ｌ_ｔ-Ｒ_ｔ）で表される中央後方との間のどこかにあると考えられ得るので、左後方ＶＣＡはこれらの信号の結合に作用することが期待されるべきである。
【００９１】
各種の混合された結合が用いられ得るが、左及び差ＶＣＡ、即ち、ｇ_ｌ*Ｌ_ｔ及び１/２*ｇ_ｓ*（Ｌ_ｔ-Ｒ_ｔ）を既に貫通している各信号の和を用いることによって、同結合は、正確ではないが、左後方区域でパンされた各信号の位置に応じて変化し、基本左後方自体のみならずこれらの各パンに対するよりよい相殺を与える。左及び背面間の中間と考えられる、この左後方位置ではｇ_ｌ及びｇ_ｓ共に１未満の有限の値をもつ。従ってＬ_ｏｕｔに以下の式が期待される。
L_ｏｕｔ=[L_ｔ]-1/2*g_ｃ*(L_ｔ+R_ｔ)-1/2*g_ｓ*(L_ｔ-R_ｔ)-ｘ*g_ｌｂ*((g_ｌ*L_ｔ+g_ｓ*1/2*(L_ｔ-R_ｔ)) (式21)
【００９２】
係数ｘは、経験的か、又は音源が左後方基本方向の区域にある時は正確なＶＣＡ利得の考察から導出され得る。項[L_ｔ]は受動マトリックス項である。各項1/2*g_ｃ*(L_ｔ+R_ｔ)、-1/2*g_ｓ*(L_ｔ-R_ｔ)及び1/2*ｘ*g_ｌｂ*((g_ｌ*L_ｔ+ g_ｓ*1/2*(L_ｔ-R_ｔ))は、出力オーディオ信号L_ｏｕｔを得るために線形結合器８８（図１３）のL_ｔと結合され得る相殺項（図１４参照）を表す。既に述べた通り、図１３に示される２つ（１００及び１０２）より多い３つ以上のクロストーク相殺項入力があり得る。
【００９３】
Ｒ_ｏｕｔに対する下式は同様に又は対称性により導出される。
R_ｏｕｔ=[R_ｔ]-1/2*g_ｃ*(L_ｔ+R_ｔ)+1/2*g_ｓ*(L_ｔ-R_ｔ)-1/2*ｘ*g_{r ｂ}*((g_r*R_ｔ-g_ｓ*(L_ｔ-R_ｔ)) (式22)
【００９４】
[R_ｔ]項は受動マトリックス項である。-1/2*g_ｃ*(L_ｔ+R_ｔ)、1/2*g_ｓ*(L_ｔ-R_ｔ)及び-1/2*ｘ*g_{r ｂ}*((g_r*R_ｔ-g_ｓ*(L_ｔ-R_ｔ))は、出力オーディオ信号R_ｏｕｔを得るために線形結合器９８（図１３）のR_ｔと結合され得る相殺項（図１４参照）を表す。既に述べた通り、図１３に示される２つ（１２０及び１２２）より多い３つ以上のクロストーク相殺項入力があり得る。
【００９５】
中央前方出力Ｃ_ｏｕｔは、受動マトリックス項1/2*(L_ｔ+R_ｔ)に加えて４出力システム-1/2*g_l*L_ｔ及び-1/2*g_r*R_ｔに対するような左及び右相殺項を含む。即ち、
C_ｏｕｔ=1/2(L_ｔ+R_ｔ)-1/2*g_l*L_ｔ*-1/2*g_r*R_ｔ* (式23)
左後方、中央後方又は右後方に対する明示的な相殺項は不要である、それはそれらが後方（４出力の環境）を経た左及び右前方間の有効なパンでありかつ既に相殺されているからである。項［1/2(L_ｔ+R_ｔ)］は受動マトリックス項である。項-1/2*g_l*L_ｔ及び-1/2*g_r*R_ｔは、出力オーディオ信号C_ｏｕｔを得るために入力１００及び１０２に加えられかつ線形結合器９０（図１３）の尺度化されたL_ｔ及びR_ｔと結合され得る相殺項（図１４参照）を表す。
【００９６】
左後方出力に対する始めの受動マトリックスは、既に述べたとおり、L_ｔ-ｂ*R_ｔである。左のみの入力に対しては、g_l＝１の時には、必要な相殺項は従って明らかに-g_l*L_ｔである。右のみの入力に対しては、g_r＝１の時には、相殺項は＋ｂ*g_r*R_ｔである。中央前方入力に対しては、L_ｔ＝R_ｔ及びg_c＝１の場合、L_ｔ-ｂ*R_ｔからの不要な出力は(１-ｂ)*g_c*1/2*(L_ｔ+R_ｔ) によって相殺され得る。右後方相殺項は、R_ｏｕｔに用いられた項と同一の、最適化された係数ｙを有する、-g_rb*(g_r*R_ｔ-1/2*g_ｓ*(L_ｔ-R_ｔ))であり、それは再び経験的に到達されるか又は左又は右後方条件のＶＣＡ利得から計算され得る。従って、
LB_out=[L_t-b*R_t]-g_l*L_t+b*g_r*R_t-(1-b)*g_c*1/2*(L_t+R_t)-ｙ*g_rb*(g_r*R_t-g_s*1/2*(L_t-R_t)) (式24)
同様に、
RB_out=[R_t-b*L_t]-g_r*R_t+b*g_l*L_t-1(1-b)*g_c*1/2*(L_t+R_t)-ｙ*g_lb*(g_l*L_t-g_s*1/2*(L_t-R_t)) (式25)
【００９７】
式２４に関して、項[L_t-b*R_t]は受動マトリックス項であり、項-g_l*L_{t 、}+b*g_r*R_t、-1/2*(1-b)*g_c*(L_t+R_t)及び-Y*g_rb*(g_r*R_t-g_s*1/2*(L_t-R_t))は、出力オーディオ信号ＬＢ_ｏｕｔを得るために線形結合器９２（図１３）L_ｔ-b R_ｔと結合され得る相殺項（図１４参照）を表す。既に述べた通り、図１３に示される２つ（１０８及び１１０）より多い３以上のクロストーク相殺項入力があり得る。
【００９８】
式２５に関して、[R_t-b*L_t]は受動マトリックス項であり、成分-g_r*R_t、b*L_t*g_l、-1/2*(1-b)*g_c*(L_t+R_t)及び-ｙ*g_rb*(g_l*L_t＋g_s*1/2*(L_t-R_t))は、出力オーディオを信号RB_outを導出するために線形結合器９６（図１参照）でR_t-b*L_tと結合され得る相殺項（図１４参照）を表す。既に述べた通り、図１３に示される２つ（１１６及び１１８）より多い３つ以上のクロストーク相殺項があり得る。
【００９９】
実際上、有限のループ利得及びフィードバック導出される制御システム（正確に等しい信号レベルを正確には与えない）の他の欠点を相殺するためにすべての係数は調節を要し、６つの相殺信号の他の結合が用いられ得る。
【０１００】
これらの原理は、勿論、６つ又は７つ以上の出力を有する実施形態に拡張され得る。フィードバック導出される制御システムの左/右及び和/差フィードバック部分からの２つの主制御信号の尺度化、相殺又は非線形処理をさらに用いることによってなお追加の制御信号が導出され、αの所望の他の所定値において利得が最大まで上昇するVCAを介して追加の相殺信号を発生させることが可能になり得る。他の基本方向の各々において各信号の存在下で各出力を考察する合成プロセスは、順繰りに追加の出力を発生させる適切な項及び係数を与えるであろう。
【０１０１】
図１４を参照すると、Ｌ_t入力からの左マトリックス信号出力、Ｒ_t入力からの右マトリックス信号出力、各々が尺度化＋１/２のＬ_tとＲ_tを入力とする線形結合器１３２からの中央出力及び各々がそれぞれ尺度化＋１/２と−1/２のＬ_t及びＲ_tを入力とする線形結合器１３４からの環境出力を発生させる、受動マトリックス１３０に入力信号Ｌ_t及びＲ_tが加えられる。同受動マトリックスの基本方向は、「左」、「中央」、「右」及び「環境」である。隣接基本方向は互いに直角をなす軸上にあり、これらの方向標語（ラベル）に関しては、左は中央及び環境に隣接し、環境は左及び右に隣接するなどのようにされる。
【０１０２】
左及び右受動マトリックス信号は、可変利得回路１３６と１３８の第１対及び関連するフィードバック導出される制御システム１４０に加えられ。中央及び環境受動マトリックス信号は、可変利得回路１４２と１４４の第２対及び関連するフィードバック導出される制御システム１４６に加えられる。
【０１０３】
「左」可変利得回路１３６は、利得ｇ_l及び線形結合器１５０をもつ電圧制御されたアンプ（VCA）１４８を含む。ＶＣＡ出力は、結合器１５０で左受動マトリックス信号から減算され、可変利得回路の総合利得が（１−ｇ_l）になりかつ、中間信号を構成する、結合器出力における可変利得回路の出力が（１−ｇ_l）*Ｌ_tになるようにされる。相殺信号を構成するＶＣＡ１４８出力信号はｇ_l*Ｌ_tになる。
【０１０４】
「右」可変利得回路１３８は、利得ｇ_r及び線形結合器１５４をもつ電圧制御されたアンプ（VCA）１５２を含む。ＶＣＡ出力は、結合器１５４で右受動マトリックス信号から減算され、可変利得回路の総合利得が（１−ｇ_r）になりかつ、中間信号を構成する、結合器出力における可変利得回路の出力が（１−ｇ_r）*R_tになるようにされる。ＶＣＡ１５２出力信号ｇ_r*R_tは相殺信号を構成する。（１−ｇ_l）*R_t及び（１−ｇ_r）*Ｌ_t中間信号は中間信号の第１対を構成する。中間信号のこの第１対の相対的大きさは平等になるように強制されるのが望ましい。これは、以下に述べる、関連するフィードバック制御システム１４０によって達成される。
【０１０５】
「中央」可変利得回路１４２は、利得ｇ_c及び線形結合器１５８をもつ電圧制御されたアンプ（VCA）１５６を含む。ＶＣＡ出力は、結合器１５８で中央受動マトリックス信号から減算され、可変利得回路の総合利得が（１−ｇ_c）になりかつ、中間信号を構成する、結合器出力における可変利得回路の出力が１/２*(１−ｇ_c)*(Ｌ_t＋R_t)になるようにされる。ＶＣＡ１５６出力信号１/２*ｇ_c*(Ｌ_t＋R_t)は相殺信号を構成する。
【０１０６】
「環境」可変利得回路１４４は、利得ｇ_r及び線形結合器１６２をもつ電圧制御されたアンプ（VCA）１６０を含む。ＶＣＡ出力は、結合器１６２で環境受動マトリックス信号から減算され、可変利得回路の総合利得が（１−ｇ_s）になりかつ、中間信号を構成する、結合器出力における可変利得回路の出力が１/２*(１−ｇ_s)*(Ｌ_t−R_t)になるようにされる。ＶＣＡ１６０出力信号１/２*ｇ_s* (Ｌ_t−R_t)は相殺信号を構成する。１/２*(１−ｇ_c)*(Ｌ_t＋R_t)及び１/２*(１−ｇ_s)*(Ｌ_t−R_t)中間信号は中間信号の第２対を構成する。中間信号のこの第２対の相対的大きさは平等になるように強制されるのが望ましい。これは、以下に述べる、関連するフィードバック制御システム１４６によって達成される。
【０１０７】
中間信号の第１対と関連するフィードバック導出される制御システム１４０は、結合器１５０及び１５４の出力をそれぞれ受信するフィルタ１６４及び１６６を含む。それぞれのフィルタ出力は、入力を整流して対数を発生させる対数整流器１６８及び１７０に加えられ。整流されかつ対数化された出力は、入力の減算器を構成する、線形結合器１７２に逆極性で加えられ、その出力が非反転アンプ１７４に加えられる（装置１７２及び１７４は図３の大きさ比較器３０に相当する）。対数化された信号を減算することは比較機能を与える。既に述べた通り、これはアナログ領域で比較機能を実施する実際的方法である。この場合には、ＶＣＡ１４８及び１５２はそれらの入力の逆対数を内在的にとる種類のものであり、従って対数に基礎づけられた比較器の制御出力の逆対数をとる。アンプ１７４の出力は、ＶＣＡ１４８及び１５２の制御信号を構成する。既に述べた通り、デジタル的に実施されるとすれば、２つの大きさを分割し、結果的に得られたものをＶＣＡ機能の直接乗算器として用いるのがより便利である。既に述べた通り、フィルタ１６４及び１６６は経験的に導出され、低周波及び非常に高い高周波を減衰させて可聴範囲の中間に亘ってゆるやかに上昇するような応答を与える。これらのフィルタは出力信号の周波数応答は変えず、単にフィードバック導出される制御システムの制御信号及びＶＣＡ利得を変えるに過ぎない。
【０１０８】
中間信号の第２対と関連するフィードバック導出される制御システム１４６は、ＶＣＡ１５８及び１６２をそれぞれ受信するフィルタ１７６及び１７８を含む。それぞれのフィルタ出力は、各入力を整流してその対数を発生させる対数整流器１８０及び１８２に加えられる。整流されかつ対数化された出力は、入力の減算器を構成する、線形結合器１８４に逆極性で加えられ、その出力が非反転アンプ１８６に加えられる（装置１８４及び１８６は図３の大きさ比較器３０に相当する）。フィードバック導出される制御システム１４６は、制御システム１４０と同一方法で作動する。アンプ１８６の出力は、ＶＣＡ１５８及び１６２の制御信号を構成する。
【０１０９】
追加の制御信号が、フィードバック導出される制御システム１４０及び１４６から導出される。制御システム１４０の制御信号は、第１及び第２尺度化、相殺等の機能１８８及１９０に用いられる。制御システム１４６の制御信号は、第１及び第２尺度化、相殺等の機能１９２及び１９４に用いられる。機能１８８、１９０、１９２及び１９４は、１つ又はそれ以上の極性転換、振幅相殺、振幅尺度化及び/又は上記非線形処理を含み得る。同様に上記説明により、それぞれ左後方ＶＣＡ２００及び右後方２０２に用いられる追加の制御信号を発生させるために、機能１８８と１９２及び機能１９０と１９４の出力のより少ないか又はより多くが、それだけより少ないか又はより多い機能１９６及び１９８によってそれぞれ取り入れられる。この場合には、左後方相殺信号及び右後方相殺信号を発生させるのに適する制御信号を与えるために、追加の制御信号が上記方法で導出される。左後方ＶＣＡ２００への入力は、線形結合器２０４の左及び環境相殺信号を加算的に結合することによって得られる。右後方ＶＣＡ２０２への入力は、線形結合器２０４の右及び環境相殺信号を減算的に結合することによって得られる。その代わりに、より望ましくはないが、ＶＣＡ２００及び２０２への入力は、それぞれ左と環境受動マトリックス出力及び右と環境受動マトリックス出力から導出され得る。左後方ＶＣＡ２００は左後方相殺信号ｇ_lb*１/２*(ｇ_l* (Ｌ_t−Ｒ_t))である。右後方ＶＣＡ２０２は、右後方相殺信号ｇ_rb１/２* (ｇ_r*Ｒ_t＋ｇ_s(Ｌ_t−Ｒ_t))である。
【０１１０】
図１５は本発明の各面を具体化する実際的回路を示す回路構成図である。抵抗器の値はオームで示される。指示がないところでは、コンデンサの値はマイクロファラドで示される。
【０１１１】
図１５における「ＴＬ０７４」は、高忠実度及びオーディオプリアンプ用途を意図するTexas Instrumentsの直角位相低ノイズJFET-入力（高入力インピーダンス）汎用演算増幅器である。同装置の詳細は出版された文献で広く入手できる。データシートは下記インターネット上＜＜http://www.ti.com/sc/docs/products/analog/tl074.html＞＞で見出し得る。
【０１１２】
図１５の「SSM-２１２０」は、オーディオ用途を意図する半導体集積回路である。それは２つのVCA及び２つのレベル検出器を含み、レベル検出器に送られた信号のレベルの大きさに依存して各信号の利得又は減衰の対数制御を可能にする。同装置の詳細は出版された文献で広く入手できる。データシートはインターネット上＜＜http://www.analog.com/pfd/1788_c.pdf＞＞で見出し得る。
【０１１３】
以下の表は、本文書で用いられる用語を図１５のＶＣＡ出力におけるラベル及び垂直バス上のラベルと関連づける。
【０１１４】
【表１】

【０１１５】
図１５において出力マトリックス抵抗器に達する線に関するラベルは、各信号の源ではなくてそれらの機能を伝えることを意図する。従って、例えば、左前方出力につながる少数の頂部線は以下の通りである。
【０１１６】
【表２】

【０１１７】
図１５では、ＶＣＡ項の極性にかかわらず、マトリックスそれ自体は任意の各項（Ｕ２Ｃ等）の反転に備える。さらに、図１５の「サーボ」は、本明細書に記載の通り、フィードバック導出される制御システムを指す。
【０１１８】
本発明は、各機能がソフトウエア及び/又はデジタル及び/又はファームウエアで実行される、アナログ、ハイブリッドアナログ/デジタル及び/又はデジタル信号処理によって実施され得る。ＶＣＡ、整流器等のようなアナログ項はそれらの同等物を含むことが意図される。例えば、デジタル実施形態ではＶＣＡは乗法又は除法によって実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明を理解するのに有用な先行技術受動復号マトリックスの機能的構成図である。
【図２】 図２は、本発明を理解するのに有用な先行技術能動復号マトリックスの機能的構成図であって、そこでは受動マトリックス出力の可変尺度化された、各型が線形結合器で不変の受動マトリックス出力と加算される。
【図３】 図３は、右と左のＶＣＡ、図２の和と差のＶＣＡ及び本発明の他のＶＣＡ実施形態に関する、本発明によるフィードバック導出制御システムの機能的構成図である。
【図４】 図４は、図２及び図３の組合せと同等な本発明による装置を示す機能的構成図であり、同図の出力結合器は、相殺成分が導出される受動マトリックスから受信する代わりにＬ_ｔ及びＲ_ｔ入力信号に応答して受動マトリックス信号成分を発生させる。
【図５】 図５は、図２及び図３の本組合せと同等な装置を示す発明による機能的構成図である。図５の構成では、同等に維持されるべき信号は、出力導出結合器及びVCA制御用のフィードバック回路に加えられる信号である。即ち、フィードバック回路の出力は受動マトリックス成分を含む。
【図６】 図６は、図２及び図３と、図４及び５との本組合せ装置と同等な装置を示す本発明による機能的構成図である。同図では、VCA及び減算器によって与えられる可変利得回路利得（１‐ｇ）は、VCA及び減算器構成の各VCAの逆方向で利得が変化するVCAによって置き換えられる。この実施形態では受動マトリックス成分は潜在的である。他の実施形態では受動マトリックス成分は顕在的である。
【図７】 図７は、パニング角度α（水平軸）に対してＬ_ｔ/ Ｒ_ｔフィードバック導出制御システム（垂直軸）の左及び右ＶＣＡ利得ｇ_ｌ及びｇ_ｒをプロットする、理想化されたグラフである。
【図８】 図８は、パニング角度α（水平軸）に対して和/差フィードバック導出制御システム（垂直軸）の和及び差ＶＣＡ利得ｇ_ｃ及びｇ_ｓをプロットする、理想化されたグラフである。
【図９】 図９は、パニング角度α（水平軸）に対して制御信号の最大及び最少値が＋/−１５ボルト（垂直軸）である縮尺に対する左/右及び逆和/差制御電圧をプロットする、理想化されたグラフである。
【図１０】 パニング角度α（水平軸）に対して図９（垂直軸）の曲線のうち小さい方をプロットする、理想化されたグラフである。
【図１１】 曲線のうち小さい方をとる前に和/差電圧が０．８だけ縮尺されている場合につきパニング角度α（水平軸）に対して図９（垂直軸）の曲線のうち小さい方をプロットする、理想化されたグラフである。
【図１２】 図１２は、パニング角度α（水平軸）に対して左後方/右後方フィードバック導出制御システム（垂直軸）の左後方及び右後方ＶＣＡ利得ｇ_ｌｂ及びｇ_ｒｂをプロットする、理想化されたグラフである。
【図１３】 図１３は、６つの出力が導出される本発明による能動マトリックスデコーダの一部分の機能構成図である。
【図１４】 図１４は、図１３のような６出力能動マトリックスデコーダ用に６つの相殺信号の導出を示す機能構成図である。
【図１５】 本発明の各面を具体化する実際的回路示す回路構成図である。

Claims (12)

1. ２つの入力オーディオ信号から少なくとも３つのオーディオ出力信号を導出する方法であって、
   前記２つの入力オーディオ信号から４つのオーディオ信号を導出するステップであって、該４つのオーディオ信号は、２つのオーディオ信号に応答して２対のオーディオ信号を発生させる受動マトリックスで導出され、導出されたオーディオ信号の第１対は、第１軸上に位置する各方向を表し、導出されたオーディオ信号の第２対は第２軸上に位置する各方向を表し、前記第１及び第２軸は実質的に互いに直角をなすようになっていることを特徴とするステップと、
   それぞれの第１及び第２対の中間オーディオ信号を発生させるために導出されたオーディオ信号の前記各対の各々を処理するステップであって、中間オーディオ信号の各対の該オーディオ信号の相対的振幅の大きさが同等になるように強制されることを特徴とするステップと、
   該第１対の中間信号が発生する導出されたオーディオ信号の該対の軸上に位置する第１方向を表わす第１出力信号を発生させるステップであって、前記第１出力信号は、同一極性で、中間オーディオ信号の前記第２対の各々の少なくとも一成分を少なくとも結合することによって発生することを特徴とするステップと、
   該第１対の中間信号が発生する導出されたオーディオ信号の該対の軸上に位置する第２方向を表わす第２出力信号を発生させるステップであって、前記第２出力信号は、逆極性で、中間オーディオ信号の前記第２対の各々の少なくとも一成分を少なくとも結合することによって発生することを特徴とするステップと、
   該第２対の中間信号が発生する導出されたオーディオ信号の該対の軸上に位置する第１方向を表わす第３出力信号を発生させるステップであって、前記第３出力信号は、同一極性で、中間オーディオ信号の前記第１対の各々の少なくとも一成分を少なくとも結合することによって発生することを特徴とするステップと、
   該第２対の中間信号が発生する導出されたオーディオ信号の前記対の軸上に位置する第２方向を表わす第４出力信号を発生させるステップであって、前記第３信号は、該第３出力信号が同一極性で結合されるか又は少なくとも同一極性で結合されることによって発生するとすれば、同一極性で、中間オーディオ信号の前記第１対の各々の少なくとも一成分と少なくとも結合されることを特徴とするステップと、
   とから成るオーディオ出力信号導出方法。
2. 第１出力信号を発生させるステップには、中間オーディオ信号の前記第２対の各成分を、前記第１方向を表わす受動マトリックスと結合させるステップが含まれ、前記成分が前記受動マトリックスオーディオ信号に対抗する相殺信号を構成し、
   第２出力信号を発生させるステップには、中間オーディオ信号の前記第２対の各成分を、前記第２方向を表わす受動マトリックスと結合させるステップが含まれ、前記成分が前記受動マトリックスオーディオ信号に対抗する相殺信号を構成し、
   第３出力信号を発生させるステップには、中間オーディオ信号の前記第１対の各成分を、前記第３方向を表わす受動マトリックスと結合させるステップが含まれ、前記成分が前記受動マトリックスオーディオ信号に対抗する相殺信号を構成し、
   選択的に第４出力信号を発生させるステップには、中間オーディオ信号の前記第１対の各成分を、前記第４方向を表わす受動マトリックスと結合させるステップが含まれ、前記成分が前記受動マトリックスオーディオ信号に対抗する相殺信号を構成する、
   ことを特徴とする請求項１の方法。
3. 前記方法には、中間オーディオ信号の該それぞれの対の該相対的振幅を制御するのに用いる中間オーディオ信号の各対をフィードバックするステップが含まれることを特徴とする、請求項１又は２の方法。
4. ２つの入力オーディオ信号から、各々が方向と関連した少なくとも３つのオーディオ信号を導出する方法であって、
   前記２つの入力オーディオ信号に応答して、受動マトリックスで、２対の受動マトリックスオーディオ信号を含む複数の受動マトリックス信号を発生させるステップであって、第１対の受動マトリックス信号は第１軸上に位置する方向を表し、第２対の受動マトリックス信号は第２軸上に位置する方向を表し、前記第１及び第２軸が実質的に互いに直角をなすことを特徴とするステップと、
   中間オーディオ信号のそれぞれの第１及び第２対を発生させるために受動マトリックスオーディオ信号の前記対の各々を処理するステップであって、中間オーディオ信号各対の該オーディオ信号の相対的振幅の大きさが同等になるように強制されることを特徴とするステップと、
   中間オーディオ信号の前記対から複数の相殺信号を導出するステップと、
   少なくとも３つの受動マトリックスオーディオ信号の各々を前記複数の相殺信号の２つ又はそれ以上と結合させることによって少なくとも３つの出力信号を発生させるステップであって、該相殺信号は、前記入力オーディオ信号が前記受動マトリックスオーディオ信号によって表される方向以外の方向と関連する信号を表す時、該受動マトリックスオーディオ信号が該相殺信号によって実質的に相殺されるように、各受動マトリックスオーディオ信号に対抗することを特徴とするステップと、
   から成るオーディオ信号導出方法。
5. 前記処理には、中間オーディオ信号の各対の相対的振幅を制御するのに用いる中間オーディオ信号の各対をフィードバックするステップが含まれることを特徴とする、請求項４の方法。
6. 前記処理には、受動マトリックスオーディオ信号の前記２対の各受動マトリックス信号をそれぞれの可変利得回路に加えるステップが含まれ、各回路は、減算結合器と結合した、利得ｇをもつ、電圧制御されたアンプ（ＶＣＡ）を含み、結果として生じる可変利得回路利得は（１−ｇ）でありかつ前記相殺信号は前記電圧制御されたアンプから取られることを特徴とする、請求項５の方法。
7. 受動マトリックスマトリックスオーディオ信号の各対と関連した該可変利得回路の利得は、該可変利得回路の利得を制御する制御利得を発生させる大きさ比較器に、各対の該それぞれの可変利得回路の出力を加えることによって制御されることを特徴とする、請求項６の方法。
8. 各対の該それぞれの可変利得回路の該出力は、整流器を介して大きさ比較器に加えられ、該整流器はそれらの入力の対数に比例する信号を与え、該比較器は無限利得をもち、該ＶＣＡのｄＢ利得はそれらの制御電圧の線形関数であることを特徴とする、請求項７の方法。
9. 受動マトリックスオーディオ信号の各対と関連した該可変利得回路を制御する該２つの制御信号から１つ以上の追加の制御信号を導出するステップであって、前記１つ以上の追加の制御信号は、１つ又は両制御信号を改変しかつ改変されていない制御信号及び改変された制御信号又は２つの改変されていない制御信号のより小さいもの又はより大きいものを発生させることによって、前記１つ以上の追加の制御信号がそれぞれ得られることを特徴とするステップをさらに含む、請求項７の方法。
10. 該それぞれの信号を極性転換、振幅相殺、振幅尺度化及び/又は非線形処理することによって前記制御信号の１つ又は両方が改変されることを特徴とする、請求項９の方法。
11. 前記複数の相殺信号の結合されたもの又は２つの受動マトリックス信号の結合されたものを入力として受信する１つ以上の追加の可変利得回路であって、前記１つ以上の追加の制御信号は、前記入力信号が前記第１及び第２軸上に位置する該方向以外の方向を表わすとき該回路の利得が最大まで上昇するように、前記１つ以上の追加の可変利得回路のそれぞれを制御することを特徴とする可変利得回路を含み、
    前記１つ以上の追加の制御信号のそれぞれ１つで前記１つ以上の追加の可変利得回路を制御することによって、１つ以上の追加の相殺信号を発生させるステップをさらに含むことを特徴とする、請求項９の方法。
12. 少なくとも５つの受動マトリックスオーディオ信号の各々を、前記複数の相殺信号の２つ又はそれ以上及び前記１つ以上の追加の相殺信号と結合することによって少なくとも５つの出力信号が発生し、該相殺信号は、前記入力オーディオ信号が前記受動マトリックスオーディオ信号によって表わされる方向以外の方向に関連する信号を表わす時、該受動マトリックスオーディオ信号が該相殺信号によって実質的に相殺されるように、各受動マトリックスオーディオ信号に対抗することを特徴とする、請求項１１の方法。

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