JP4758058B2 - 音調補償付き拡張立体音響回路 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、立体音響信号を含んだテレビ番組信号を受信するためのテレビジョン受信機に関し、より詳細には、複数の拡声器が実際の物理的分離以上に空間的に分離しているように音響的に聴取音が感じるような、音調補償された心理音響立体音響拡張効果の生成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
音響再生装置およびテレビジョン受信機における空間立体拡張については良く知られており、永年に渡って利用されている。このようなシステムでは、左右のチャネル信号は、間隔を隔てた拡声器からの左右のチャネル信号が、拡声器の実際の物理的分離以上に距離を隔てて聴取者に出現するような方法で処理され、心理音響拡張と呼ばれている。いくつかの空間立体拡張の実施例が示されている（例えば、特許文献１、２および３参照）。このような空間拡張系では、広々とした空間環境が左右のチャネルの間に導入されるよう、もう一方のチャネルからの反転信号の一部が、当該チャネルの信号に付加されている。この特徴は、音響知覚立体イメージを１対の立体音響拡声器の実際の位置より幅を広げて出現させる場合に有利な特性を有している。この特徴は、拡声器と拡声器の間の間隔が、通常、約２６〜８０ｃｍ程度しか離れていないテレビジョン受信機あるいは小型ラジオの場合に特に有利である。
【０００３】
最も有効な立体拡張スキームでは、中間レンジの周波数の半波長が人間の両耳の間の間隔とほぼ同じ長さであるため、差信号の中間レンジの周波数をブーストしている。聴取者の左側または右側から発せられる音は、その音が適切な（中間レンジの）周波数の音である場合、両耳の間で位相が相殺される。これは、音をその発生位置から受け取るための主要な方向決定糸口の１つである。
【０００４】
【特許文献１】
米国特許第５，２０８，４９３号明細書
【０００５】
【特許文献２】
米国特許第４，８３１，６５２号明細書
【０００６】
【特許文献３】
米国特許第４，４９５，６３７号明細書
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
拡張立体系は、基本的には同じことを実行し、例えばＬ立体チャネルとＲ立体チャネルの差（Ｌ−Ｒ）を、それらの和信号（Ｌ＋Ｒ）に相関して増幅しているが、このような拡張により、一般的に和信号である音声が「追い出され」、明瞭性に欠ける会話になっている。また、拡張系は、差信号の中間周波数帯域を、低可聴周波数および高可聴周波数に相関して増幅しており、そのために中間レンジの音色が音に付加されている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
Ｌ信号チャネルおよびＲ信号チャネルのための立体音響拡張回路であって、Ｌ信号チャネルおよびＲ信号チャネルの各々は、それぞれ非反転および反転入力端子および出力端子を有する第１および第２の増幅器を備えている。信号は、各非反転入力端子に結合され、また、各出力端子と各反転入力端子の間に第１の帰還経路が結合されている。フィルタが反転入力端子を１つに結合し、心理音響拡張効果を提供している。入力端子と出力端子の間に結合された受動周波数補償回路が、拡張信号に対する音調補償を提供している。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、従来技術による例示的立体拡張回路を示したもので、立体拡張回路１０は、２つの演算増幅器（オペアンプ）１１および１２を備えている。左（Ｌ）チャネル信号は、入力ライン１４によってオペアンプ１１の正（非反転）入力端子１３に印加され、右（Ｒ）チャネル信号は、入力ライン１６によってオペアンプ１２の負（非反転）入力端子１５に印加されている。出力ライン１７および２０の右チャネル出力信号および左チャネル出力信号は、それぞれ抵抗２２および２４によって、それぞれ反転入力部２６および２８に帰還されている。反転入力部２６および２８の信号の一部は、フィルタ３０を介して互いに交差結合されている。
【００１０】
交差結合信号は、各チャネルの出力を他のチャネルの出力に影響を及ぼしている。詳細には、交差結合により、オペアンプ１１の左出力ライン１７上の出力信号がＬ＋Ｘ（Ｌ−Ｒ）信号になり、一方、オペアンプ１２の右出力ライン２０上の出力信号がＲ＋Ｘ（Ｒ−Ｌ）信号になる。交差結合係数「Ｘ」は、フィルタ３０の特性によって決まる値である。この回路の利得は周波数によって決まり、その範囲は、０．５と２．０の間であることがしばしばである。
【００１１】
フィルタ３０は、コンデンサ３２および抵抗３４を備えている。コンデンサ３２および抵抗３４の値は、所望する交差結合の量および交差結合の交差周波数によって決まる。結合係数Ｘが大きくなると、拡声器の見掛け上の分離が増加する。抵抗３４の値が大きくなると、それぞれ反転入力部２６および２８に結合されている帰還素子に流れ込む信号電流が小さくなるため、交差結合が小さくなる。コンデンサ３２は、抵抗３４と共に交差結合の交差周波数を決定している。通常、コンデンサ３２の値は、低周波数では結合が小さく、信号周波数が約１５０Ｈｚまたは２００Ｈｚに増加すると交差結合が開始され、約１ＫＨｚないし３ＫＨｚで全結合が達成されるように選択されている。
【００１２】
帰還抵抗２２および２４にそれぞれ並列に接続されている帰還コンデンサ３６および３８は、増幅器１１および１２の各々の周波数応答をロールオフさせ、それによりフィルタ３０を介したチャネル間の５ＫＨｚ以上の交差結合を小さくしている。各例示的チャネルの上側周波数ブレークポイントは、Ｆｕ＝１／（２π（コンデンサ３６／３８）（抵抗２２／２４））であり、下側周波数ブレークポイントは、Ｆｌ＝１／（２π（コンデンサ３２）（抵抗３４））である。これらのブレークポイントの効果により、中間周波数音調ブーストが提供されている。
【００１３】
図２に使用されている数表示は、図１に関連して上で考察した部材の数表示と同じであり、簡潔性を期すため、既に考察した部材については、図２では省略する。
【００１４】
信号入力リード線１４、１６の各々は、例えばユニティフィードバック（ｕｎｉｔｙ ｆｅｅｄｂａｃｋ）のオペアンプなどの低インピーダンス信号源（図示せず）に、信号源のインピーダンスが基本的にゼロオームになるように結合されている。抵抗４２およびコンデンサ４４からなる並列ＲＣ回路網４０は、左入力リード線１６に接続され、同様に、抵抗４８およびコンデンサ５０からなる並列ＲＣ回路網４６は、右信号入力リード線１４に接続されている。回路網４０および４６は、入力信号の加算ジャンクションすなわちＬ＋Ｒを形成しているノード５２に接続されている。コンデンサ５６および抵抗５８からなる直列ＲＣ回路網５４は、ノード５２を接地に接続している。Ｌ拡張信号出力端子１７およびＲ拡張信号出力端子２０は、それぞれ抵抗６０および６２に結合されている。抵抗６０および６２は、それぞれ拡張信号出力ノード６４および６６に結合され、拡張信号出力ノード６４および６６は、それぞれ抵抗６８および７０を介して加算ノード５２に結合されている。
【００１５】
回路網４０および４６は高域通過フィルタであり、その遷移周波数すなわちコンデンサのインピーダンスと抵抗のレジスタンスが等しくなる信号周波数は、３，６００Ｈｚである。回路網５４は低域通過フィルタであり、その遷移周波数は３４０Ｈｚである。したがってノード５２における和信号Ｌ＋Ｒは、中間レンジの信号周波数に対してブーストされた低音部、およびブーストされた高音部を有している。オペアンプ１１および１２は、それぞれ抵抗２２および２４によって提供される帰還量が多いため、その出力インピーダンスが極めて小さく、そのために次にこの音調補償信号が、それぞれ抵抗ドライバ７０、６２および６８、６０によって、ノード６６およびノード６４の左右の両出力信号に付加される。この方法によれば、高音部および低音部がブーストされた音調補償和信号が、既に中間レンジがブーストされている立体拡張信号に付加され、それにより、さもなければサラウンド音響システム、例えばＤｏｌｂｙ（商標）５．１の中央拡声器に導かれることになる会話または他の中央発信信号の明瞭性がさらに向上する。
【００１６】
結合回路をベースとする場合、様々な抵抗およびコンデンサが互いに相互作用することに言及しておく。系の低周波数ブレークポイントが約１１５Ｈｚの場合、系の低周波数ブレークポイントは、主としてコンデンサ５６および抵抗４２、４８および５８の並列結合によって決まり、コンデンサ４４および５０の効果は二次的なものである。高周波数ブレークポイントが約５ＫＨｚの場合、系の高周波数ブレークポイントは、主として、抵抗５８に直列に結合された抵抗４２および４８にそれぞれ並列に接続されたコンデンサ４４および５０の並列結合によって決まり、コンデンサ５６の効果は二次的なものである。
【００１７】
例示的実施形態では、各構成素子の値はそれぞれ、抵抗２２、２４、４２および４８が２０Ｋ、抵抗６０および６２が３０Ｋ、抵抗６８および７０が４７Ｋ、抵抗３４および５８が１０Ｋ、コンデンサ４４および５０が２．２ｎｆ（ナノファラド）、コンデンサ５６が１００ｎｆ、コンデンサ３６および３８が４．７ｎｆ、およびコンデンサ３２が１００ｎｆである。コンデンサ７２および７４は結合コンデンサであり、その値は１μｆ（マイクロファラド）である。
【００１８】
この音調補償は、空間的に拡張する２つのチャネルに関して考察されているが、この音調補償は、例えばサラウンド音響再生装置などの３チャネル以上の系に適用することも可能である。サラウンド音響再生装置では、例えば（Ｌ−Ｒ）、（Ｒ−Ｌ）信号などの差音が後部拡声器に供給される。この音調補償は、後部拡声器信号が空間的に拡張するかどうかに無関係に、あるいは後部拡声器信号の中間レンジが空間的に拡張するかどうかに無関係に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術による立体音響拡張回路を示す図である。
【図２】本発明の態様による音調補償付き立体音響拡張回路を示す図である。
【符号の説明】
１０ 従来技術による立体拡張回路
１１、１２ 演算増幅器（オペアンプ）
１３ オペアンプ１１の正（非反転）入力端子
１４、１６ 入力ライン（入力リード線）
１５ オペアンプ１２の正（非反転）入力端子
１７、２０ 出力ライン（拡張信号出力端子）
２２、２４、３４、４２、４８、５８、６０、６２、６８、７０ 抵抗
２６、２８ 反転入力部
３０ フィルタ
３２、３６、３８、４４、５０、５６ コンデンサ
４０、４６ 並列ＲＣ回路網
５２、６４、６６ ノード
５４ 直列ＲＣ回路網
７２、７４ 結合コンデンサ

Claims (6)

1. Ｌ信号チャネルおよびＲ信号チャネルを有する立体音響拡張回路であって、
   それぞれ第１および第２の増幅器を有するＬ信号チャネルおよびＲ信号チャネルであって、前記増幅器の各々は、それぞれ非反転入力端子、反転入力端子、および出力端子を有し、前記各増幅器の前記各非反転入力端子がそれぞれの入力信号を入力される、Ｌ信号チャネルおよびＲ信号チャネルの各々と、
   前記第１および第２増幅器の各々において、前記出力端子と前記反転入力端子との間に結合された帰還経路と、
   前記第１および第２の増幅器の一方の反転入力端子と前記第１および第２の増幅器の他方の前記反転入力端子との間で信号を交差結合するフィルタリング回路手段と、
   前記各増幅器の非反転入力端子と前記各増幅器の出力端子に接続された拡張信号出力ノードとの間に接続された周波数補償手段であって、前記第１および第２の増幅器から前記拡張信号出力ノードを介して出力されたＬ拡張信号およびＲ拡張信号に対して、帰還経路及びフィルタリング回路手段により決定されるこれら拡張信号においてブーストされた周波数帯域以外の周波数帯域の信号を補償するための信号を付加することにより音調補償を行う周波数補償手段と
   を備えることを特徴とする立体音響拡張回路。
2. 前記周波数補償手段は、前記Ｌ信号およびＲ信号の前記音調補償を低音部および／または高音部の周波数レンジ内で行うことを特徴とする請求項１に記載の立体音響拡張回路。
3. 前記周波数補償手段は、前記補償されたＬ信号およびＲ信号を、中間レンジの周波数信号がブーストされた前記Ｌ拡張信号及びＲ拡張信号に付加することで、音調補償を行うことを特徴とする請求項１に記載の立体音響拡張回路。
4. 前記周波数補償手段は抵抗素子および容量素子を備えることを特徴とする請求項１に記載の立体音響拡張回路。
5. 前記抵抗素子および容量素子は低域通過フィルタおよび高域通過フィルタのうちの少なくとも１つを構成することを特徴とする請求項４に記載の立体音響拡張回路。
6. 前記周波数依存回路は、前記和信号を生成する周波数依存回路を含み、前記補償されたＬ信号およびＲ信号は、高音部および低音部をブーストされた前記Ｌ信号およびＲ信号の和信号であり、前記周波数補償手段は、抵抗ドライバを介して前記Ｌ拡張信号およびＲ拡張信号に前記和信号を付加することを特徴とする請求項１に記載の立体音響拡張回路。

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