JP4866354B2 - 相関出力を使用したオーディオ・チャネル混合方法 - Google Patents

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Description

本発明はオーディオ信号の混合に関し、より詳細には相関した出力を使用した２以上のオーディオ・チャネルの混合（ミックス）またはダウンミックスに関する。
マルチチャネル・オーディオは、混合ステレオ・コンテンツよりもはるかに優れた真の「サラウンド・サウンド」体験を提供するので、従来の映画館やホーム・シアタ会場で映画視聴者による熱狂的な支持を受けている。ドルビー（登録商標）ＡＣ３（ドルビー（登録商標）・デジタル）オーディオ・コーディング・システムは、ステレオおよび５．１チャネルのオーディオ・サウンド・トラックを符号化するための世界的な標準である。ＤＴＳコヒーレント・アコースティックス（DTS Coherent Acoustics）は、もう１つの良く使用されるマルチチャネル・オーディオ・コーディング・システムである。ＤＴＳコヒーレント・アコースティックスは現在、放送、ＣＤ、およびＤＶＤの５．１、６．１、７．１、１０．２、その他のマルチチャネル・フォーマットによる、特別なイベントやホーム・リスニングのためのマルチチャネル音楽を提供するために使用される。
カー・オーディオ・システムは、長年にわたってモノラルからステレオへ、更に今日のほぼ全ての自動車の標準であるマルチスピーカ・システムへと進歩してきた。しかし、ほとんどのコンテンツはまだ、２チャネル・ステレオ（Ｌ、Ｒ）フォーマットで提供される。オーディオ・システムは、その２チャネルをマルチスピーカ・レイアウト用に混合および遅延して、向上したオーディオ体験を提供する。しかし、マルチチャネル音楽の入手可能性の増大に伴い、乗客に「サラウンド・サウンド」体験を提供するマルチチャネル・オーディオ・システムが自動車に実装されるようになってきている。
既存のオーディオ・システムに対する大幅な改善ではあるが、車による制限と特定のスピーカへの乗客の接近は、サラウンド・サウンド体験に影響を及ぼす。一般に、マルチチャネル・フォーマットで実施される望ましい混合は、「アンバランス」なものになる場合がある。例えば、助手席に座っている乗客には、前部右側スピーカから生じるディスクリートＲチャネルが大きく聞こえすぎるため、実際にはサラウンド・サウンド表現の利点の幾つかが失われることがある。更に極端な場合には、後部座席の乗客には、サラウンド・サウンド・チャネルのみが聞こえることもある。
そのため、自動車メーカは、ディスクリート・チャネルの一部を再混合することで所望のバランスを再構築し、車中の全ての人のサラウンド・サウンド体験を改善できることに気付いた。図１に示すように、典型的なミキサ１０は、ディスクリートのＲ、Ｃ、Ｌ入力チャネル１２、１４、１６を再混合して、自動車用のＲ、Ｃ、Ｌ出力チャネル１８、２０、２２にする。各チャネルは遅延２４を通され、隣接チャネルと混合される（ゲイン係数Ｇｉが乗算され２６、加算される２８）。標準的な混合の式は下記の通りである。
Ｒ＝Ｇ１＊Ｒ＋Ｇ２＊Ｃ
Ｃ＝Ｇ３＊Ｃ＋Ｇ４＊Ｌ＋Ｇ５＊Ｒ、および
Ｌ＝Ｇ６＊Ｌ＋Ｇ７＊Ｃ
混合されたチャネルは、イコライザ３０を通して出力チャネル１８、２０、２２へ送られ、自動車のＬ、Ｃ、Ｒチャネル・スピーカで再生される。
この手法は一般に、音声のバランスを取り直して自動車内の各乗客に適切なサラウンド・サウンド体験を提供するために有効であるが、幾つかの潜在的な問題を含んでいる。この手法は、２つのチャネルが、相対的な時間または位相の遅延を有する同じまたは非常に類似した内容を含むときに、不要なアーチファクトをもたらし得る。更に、この手法は、特定のチャネルに割り当てられた信号を過度に混合することによって、マルチチャネル・オーディオの「分離性（ディスクリート性、discreteness）」が低下する可能性もある。
本発明は、不要なアーチファクトをもたらすことや、元の音声のディスクリート表現を過度に低下させることなしに、音声のバランスを取り直すために、またはオーディオ・チャネルをダウンミックスするために有効なオーディオ・チャネルの混合方法を提供する。
この方法は、任意の２以上の入力チャネルの間で、入力チャネルの各対に対する１または複数の「相関した」オーディオ信号を生成するように各オーディオ・チャネルを処理することによって、達成される。次に、それぞれの相関オーディオ信号（１または複数）は入力オーディオ・チャネルと混合されて、出力チャネルが提供される。相関器は、ニューラル・ネットワーク、独立成分分析（ＩＣＡ）、適応フィルタ、マトリクス・デコーダなどのような任意の適切な技術を使用して実装することができるが、これらに限られるものではない。
一実施形態では、同相相関信号（in-phase correlated signal）だけが２つの入力チャネルと混合される。同相相関信号は、両方のチャネルに存在する同一のまたは非常に類似した信号であり、かつ同相（時間遅延が無いまたは最小）の信号を表す。オーディオ信号のこの部分だけを混合することによって、不要なアーチファクトをもたらすことなく、またマルチチャネル・オーディオの分離性を低下させることなしに、所望のバランスの取り直しを実施することができる。
他の実施形態では、相関プロセスは、同相相関信号、異相相関信号（out-of-phase correlated signal）（かなりの時間または位相の遅延を有する同一または類似の信号）、および１または複数の独立信号（他の入力チャネルに存在しない信号）を提供し、それらは入力チャネルと混合される。この手法は、より多くの混合についての柔軟性を提供する。ミキサは、異相信号および独立信号の混合係数をゼロに設定することができ、結果として、同相相関信号だけが混合される場合と同様の結果が実現される。あるいは、ミキサは、単にこれらの信号の係数を小さくして、より円滑な混合を提供することもできる。他の応用では、ミキサは、異相信号を低減または除去するが独立信号の一部を保持する、ということが必要なこともある。例えば、Ｌ、Ｃ、Ｒ入力チャネルからＬ、Ｒ出力チャネルへの３：２ダウンミックスにおいては、独立Ｃチャネル信号をＬおよびＲの出力チャネルに混合することが望ましい場合もある。
本発明のこれらおよび他の特徴および利点は、当業者には、好ましい実施形態に関する以下の詳細な説明を添付の図面と併せ読むことによって、明らかになるであろう。
自動車へのマルチチャネル・オーディオの適用は、ディスクリートのオーディオ・チャネルを再混合して全ての乗客に対してより一様なサラウンド・サウンド体験を提供することの望ましさを明らかにした。しかし、直接的な混合はマルチチャネル・オーディオのバランスを取り直すのには有効であったが、この手法は不要なアーチファクトを生成する可能性がある。例えば、ＲおよびＣのチャネルが、かなりの位相または時間の遅延を有する同一または非常に類似した内容を含む場合、これら２つのチャネルを再混合することで位相歪みおよび／または振幅歪みが生じる可能性がある。更に、マルチチャネル・オーディオの望ましさの多くは、オーディオ・チャネルのディスクリートの未混合の表現から生じる。再混合プロセスは、音声のディスクリートの表現を弱くする場合がある。
従って、本発明は、不要なアーチファクトをもたらすことなく、また、元の音声のディスクリートの表現を過度に弱めることなしに、音声のバランスを取り直すのに有効なオーディオ・チャネル混合方法を提供する。この方法は、任意の２以上の入力チャネルの間で、オーディオ・チャネルを処理して入力チャネルの各対に対する１または複数の「相関した」オーディオ信号を生成することによって、達成される。両方のチャネルにおける内容（コンテンツ）を表す、位相または時間の遅延が殆どまたは全くない同一または非常に類似した同相相関信号は、入力チャネルと混合される。本手法はまた、典型的には廃棄される異相相関信号（かなりの時間または位相の遅延を有する同一または類似の信号）、および入力チャネルと混合することができる１対の独立信号（他の入力チャネルに存在しない信号）を生成することもできる。同相相関信号と１対の独立信号との両方を提供することで、本手法は、オーディオ・チャネルのダウンミックスに対してもうまく適合する。
本技術は、自動車のマルチチャネル・オーディオによって提供されるサラウンド・サウンド体験を改善する状況に関して開発されたが、本発明は、任意の設定で混合が行われる任意の２以上のオーディオ・チャネルに対して一般に適用可能である。
相関出力を用いる混合
図２に示されるように、ミキサ４０はディスクリートのＲ、Ｃ、Ｌ入力チャネル４２、４４、４６を再混合して自動車用のＲ、Ｃ、Ｌ出力チャネル４８、５０、５２とする。各チャネルは遅延５４を通される。ＲおよびＣと、ＬおよびＣとのチャネルは、それぞれ、相関器５６および５８へ入力され、相関オーディオ信号６０および６２が生成される。これらの相関オーディオ信号６０および６２は、隣接するチャネルと混合される（ゲイン係数Ｇｉが乗算され６４、加算される６６）。混合されたチャネルは、イコライザ６８を通して出力チャネル４８、５０、５２へ送られ、例えば自動車のＬ、Ｃ、Ｒチャネル・スピーカで再生される。
相関器５６および５８は、ニューラル・ネットワーク、独立成分分析（ＩＣＡ）、適応フィルタ、マトリクス・デコーダなどのような任意の適切な技術を使用して実装することができるが、これらに限られるものではない。図３に示されるように、相関器７０は、下記の式のように混合される一つの同相相関オーディオ信号（ＬＣＣ、ＲＣＣ）を生成するように構成することができる。
Ｒ＝Ｇ８＊Ｒ＋Ｇ９＊ＲＣＣ （１）
Ｃ＝Ｇ１０＊Ｃ＋Ｇ１１＊ＬＣＣ＋Ｇ１２＊ＲＣＣ （２）
Ｌ＝Ｇ１３＊Ｌ＋Ｇ１４＊ＬＣＣ （３）
この手法では、異相相関信号および独立信号は除去されている。当然ながら、同相と異相とを、ならびに相関と独立とを区別する明確なラインや明確な定義はない。オーディオ内容のこれらの成分がどのように区別されるかは、相関器を実装するために使用される技術および相関信号の所望される特性に依存する。用途によっては、非常に高い相関の信号だけを保持することが望ましいこともある。他の用途では、異相信号および独立信号の一部を保持することが望ましいこともある。
図４に示されるように、柔軟性を増大するためのこの要望は、同相相関オーディオ信号（ＲＩＰ、ＬＩＰ）、異相相関オーディオ信号（ＲＯＰ、ＬＯＰ）、ならびにＬおよびＲの独立オーディオ信号（ＲＣＩ、ＣＲＩおよびＬＣＩ、ＣＬＩ）を生成するように構成された相関器７２によって達成することができる。一般に、これらの成分のそれぞれは下記の混合式に従って混合することができる。
Ｒ＝Ｇ１５＊Ｒ＋（Ｇ１６＊ＲＩＰ＋Ｇ１７＊ＲＯＰ＋Ｇ１８＊ＲＣＩ＋Ｇ１９＊ＣＲＩ） （４）
Ｃ＝Ｇ２０＊Ｃ＋（Ｇ２１＊ＬＩＰ＋Ｇ２２＊ＬＯＰ＋Ｇ２３＊ＬＣＩ＋Ｇ２４＊ＣＬＩ）＋（Ｇ２５＊ＲＩＰ＋Ｇ２６＊ＲＯＰ＋Ｇ２７＊ＲＣＩ＋Ｇ２８＊ＣＲＩ） （５）
Ｌ＝Ｇ２９＊Ｌ＋（Ｇ３０＊ＬＩＰ＋Ｇ３１＊ＬＯＰ＋Ｇ３２＊ＬＣＩ＋Ｇ３３＊ＣＬＩ） （６）
上記と同様に、これらの様々な相関した成分がどのように計算されるかは、実装技術および様々な成分の所望される特性に依存する。
典型的な実装では、この出力チャネルの異相成分および独立成分は廃棄することができる。その場合、この式は下記のように簡素化される。
Ｒ＝Ｇ１５＊Ｒ＋（Ｇ１６＊ＲＩＰ＋Ｇ１９＊ＣＲＩ） （７）
Ｃ＝Ｇ２０＊Ｃ＋（Ｇ２１＊ＬＩＰ＋Ｇ２３＊ＬＣＩ）＋（Ｇ２５＊ＲＩＰ＋Ｇ２７＊ＲＣＩ） （８）
Ｌ＝Ｇ２９＊Ｌ＋（Ｇ３０＊ＬＩＰ＋Ｇ３３＊ＣＬＩ） （９）
結果として、同相相関信号および他のチャネルからの独立信号だけが残される。
図５ａから５ｈは、相関出力を混合することによって提供される利益および柔軟性を明らかにする単純な４トーン（ｔｏｎｅ、音）の例を示す。この例では、Ｌチャネルは、１ｋＨｚトーン、５ｋＨｚトーン、および１５ｋＨｚトーンを含む。Ｒチャネルは、５ｋＨｚトーン、１０ｋＨｚトーン、および１５ｋＨｚトーンを含む。５ｋＨｚトーンは同相で相関している。１５ｋＨｚトーンは位相がずれている。Ｌ（上側）およびＲ（下側）のチャネルの時間領域波形７２および７４が、図５ａに示される。ＬおよびＲチャネルの周波数内容７６および７８は、それぞれ、図５ｂおよび５ｃに示されている。
上述の図３に示されたタイプの２：１相関器は、図５ｄに示されるような一つの同相相関オーディオ信号８０を生成する。次に、この信号は、５ｋＨｚトーンのバランスを取り直すために、左および右のチャネルの何れかまたは両方と混合することができるが、この混合は、異相の１５ｋＨｚトーンに関連した、あるいは独立オーディオ信号であるＲチャネルの１ｋＨｚまたはＬチャネルの１０ｋＨｚの何れかの混合に関連した位相または振幅の歪みを全くもたらすことなく行われる。
上述の図４に示されたタイプの２：４相関器は、図５ｅ〜５ｈに示されたような１ｋＨｚの独立Ｌ信号８２、１０ｋＨｚの独立Ｒ信号８４、５ｋＨｚの同相相関信号８６、および１５ｋＨｚの異相相関信号８８を生成することができる。次に、これらの信号は、左および右のチャネルの何れかまたは両方と独立に混合することができる。場合によっては、同相の相関信号８６だけが混合され、他は廃棄されるか又はゼロに設定される。代替例として、ミキサは、これら他の信号の成分の少しを追加することを選択することもできる。例えば、Ｃチャネルがディスクリートのスピーカを持たない３：２ダウンミックスでは、独立信号の一部を混合することが必要になることもある。
相関器の実装
マトリクス・デコーダ
上述のように、相関器はマトリクス・デコーダを使用して実装することができる。初期のマルチチャネル・システムは、複数のオーディオ・チャネル、例えば、左、右、中央、およびサラウンド（Ｌ、Ｒ、Ｃ、Ｓ）のチャネルを、左および右のトータル（Ｌｔ、Ｒｔ）チャネルにマトリックス符号化し、それらを標準のステレオ形式に記録していた。プロロジック・エンコーダ４（Ｐｒｏｌｏｇｉｃ ｅｎｃｏｄｅｒ ４）は、この混合を下記の式のようにマトリックス符号化する。
Ｌｔ＝Ｌ＋０．７０７Ｃ＋Ｓ（＋９０°） （１０）
Ｒｔ＝Ｒ＋０．７０７Ｃ＋Ｓ（−９０） （１１）
マトリクス・デコーダは２つのディスクリートのチャネルＬｔ、Ｒｔを復号し、それらを、４つのディスクリートの再構成されたチャネルＬ、Ｒ、Ｃ、およびＳに展開し、それらを増幅して５つのスピーカ・システムへ分配する。アクティブな復号を実施するために多様な専用アルゴリズムが使用されるが、それらは全てＬｔ＋Ｒｔ（Ｃ）、Ｌｔ−Ｒｔ（Ｓ）、Ｌｔ（Ｌ）、およびＲｔ（Ｒ）のパワーを測定してゲイン・ファクタＨｉを計算し、下記の式のようにすることに基づく。
Ｌ＝Ｈ１＊Ｌｔ＋Ｈ２＊Ｒｔ （１２）
Ｒ＝Ｈ３＊Ｌｔ＋Ｈ４＊Ｒｔ （１３）
Ｃ＝Ｈ５＊Ｌｔ＋Ｈ６＊Ｒｔ （１４）
Ｓ＝Ｈ７＊Ｌｔ＋Ｈ８＊Ｒｔ （１５）
より詳細には、ドルビー（登録商標）・プロ・ロジックは５点音場の中心にあるヌル・ポイントに対しての１組のゲイン・ファクタを提供する。プロ・ロジック・デコーダは、２チャネル・マトリクス符号化された信号ＬｔおよびＲｔの絶対パワーを測定し、Ｌ、Ｒ、Ｃ、およびＳの各チャネルのパワー・レベルを計算する。次に、これらのパワー・レベルは、Ｌ／ＲおよびＣ／Ｓの優勢（dominance）ベクトルを計算するために使用され、そのベクトル和が、一つの優勢信号を発生する必要がある５点音場における一つの優勢ベクトルを定義する。これらのパワー・レベルおよび優勢ベクトルは、安定性を増すために時間平均が取られる。デコーダは、優勢ベクトルに従ってヌル点における１組のゲイン係数を調整してゲイン・ファクタＨｉを提供する。
ＤＴＳのＮｅｏ：６デコーダは、マルチバンド・フィルタ・バンク、マトリクス・デコーダ、および合成フィルタを含み、それらを併せてＬｔおよびＲｔを復号し、マルチチャネル出力を再構築する。Ｎｅｏ：６は、各サブバンドについてＬ／ＲおよびＣ／Ｓ優勢ベクトルを計算し、低速および高速の平均の両方を使用してそれらを平均化する。Ｎｅｏ：６は、優勢ベクトルを使用して、Ｌｔ、Ｒｔのサブバンド信号を、展開（拡張）された９点音場にマッピングする。Ｎｅｏ：６は、その音場のゲイン係数の値に基づいて、各サブバンドにおけるベクトルのゲイン係数を計算する。これにより、映画チャネル構成で見る音場においてサブバンドを独立に操作することが可能になる。
相関器としてのマトリクス・デコーダ
図６に示されるように、２：４マトリクス・デコーダ９０は、式１０および１１で符号化されるように、ＬｔおよびＲｔを分解してＬ、Ｒ、Ｃ、およびＳチャネルを再構築するように設計される。これらの式の分析は、ＬｔおよびＲｔにおいてＬおよびＲチャネルが独立であり、Ｃチャネルが完全に相関し、Ｓチャネルが１８０°位相がずれていることを示す。
従って、図６に示されるように、ＬｔとＲｔが単なる２つのオーディオ・チャネルであり、マトリクス符号化されたチャネルではない場合、再構築されるＣチャネルは、ＬｔおよびＲｔにおける何れかの同相相関オーディオ信号を表し、再構築されるＳチャネルは、何れかの異相相関オーディオ信号を表し、再構築されるＬおよびＲチャネルは、２つの入力オーディオ・チャネルの独立オーディオ信号を表す。ＳチャネルがＬおよびＲチャネルに混合される２：３マトリクス・デコーダは、同相相関信号が必要な場合にのみ使用することができることに、留意されたい。
ゲイン・ファクタＨｉを計算するために使用される特定のアルゴリズムは、これらのチャネルのそれぞれで獲得される相関、位相シフト、または独立性の度合いを決定する。例示のために、以下の理想化された場合について考察する。
ケース１： Ｌｔ、Ｒｔの相関が高い場合（Ｌｔ＝Ｒｔ）
Ｌ Ｈ１ および Ｈ２ ＝ ０．３５４、 −０．３５４
Ｃ Ｈ１ および Ｈ２ ＝ ０．７０７、 ０．７０７
Ｒ Ｈ１ および Ｈ２ ＝ −０．３５４、 ０．３５４
Ｓ Ｈ１ および Ｈ２ ＝ ０．７０７、 −０．７０７
この場合、Ｌ、Ｒ、およびＳは０になり、ＣはＬとＲの両方を等量含むことになる。予想される通り、同相の寄与が大きく、他の成分はゼロになる。ステアリング・ベクトルがどこで終わるかに依存して、新しい係数は、補間を使用して最適のもののグリッドから計算される。
ケース２： Ｌｔ、Ｒｔが完全に位相がずれている場合（Ｌｔ＝−１．０＊Ｒｔ）
Ｌ Ｇ１ および Ｇ２ ＝ ０．３５４、 ０．３５４
Ｃ Ｇ１ および Ｇ２ ＝ ０．５、 ０．５
Ｒ Ｇ１ および Ｇ２ ＝ ０．３５４、 ０．３５４
Ｓ Ｈ１ および Ｈ２ ＝ ０．７０７、 −０．７０７
この場合、全ての出力がゼロになる。
ケース３： Ｌｔが優勢である場合（Ｒｔ＝０）
Ｌ Ｈ１ および Ｈ２ ＝ １．０、 ０．０
Ｃ Ｈ１ および Ｈ２ ＝ ０．０、 ０．５
Ｒ Ｈ１ および Ｈ２ ＝ ０．０、 ０．７０７
Ｓ Ｈ１ および Ｈ２ ＝ ０．０、 −１
この場合、左入力を含む左チャネルを除いて、出力は全てゼロになる。
マルチチャネル自動車用オーディオ・システム
上述のように、本発明の動機は、ドルビー（登録商標）ＡＣ３またはＤＴＳコヒーレント・アコースティックスなどによって提供されるものなどのような、マルチチャネル・オーディオによって提供されるサラウンド・サウンド体験を改善することであった。相関オーディオ信号を混合することによって、マルチチャネル・ミキサは、不要なアーチファクトを生成することや音声のディスクリート表現を弱めることなしに、マルチチャネル・オーディオの所望のバランス取り直しを提供する。
図７および図８に示されるように、典型的な自動車用サウンド・システム１００は、少なくともＬフロントおよびＲフロントを含む複数のスピーカ１０２を、自動車の客室１０４に備える。この例では、スピーカ・システムは、Ｃフロント、ＲおよびＬサイド、ならびにＲおよびＬリアも含み、また、Ｃリアを含むこともできる。マルチチャネル・デコーダ１０６は、ディスク１０８（または放送）からのマルチチャネル符号化された音声を、少なくともＬフロント、Ｃフロント、およびＲフロントを含む複数のディスクリートのオーディオ入力チャネルへと復号する。この５．１チャネル・フォーマットでは、右Ｒｓおよび左Ｌｓのサラウンド・チャネルも提供される。この．１または低周波チャネルは示されていない。
マルチチャネル・ミキサ１１０は、相関出力を使用してディスクリートのＲ、Ｃ、Ｌチャネルを混合して、それぞれのスピーカ用のＲ、Ｃ、Ｌチャネルにする。各チャネルは遅延１１２を通過する。ＲおよびＣと、ＬおよびＣのチャネルは、それぞれ、相関器１１４および１１６へ入力され、相関オーディオ信号１１８および１２０が生成される。これらの相関オーディオ信号１１８および１２０は、隣接するチャネルと混合される（ゲイン係数Ｇｉが乗算され１２２、加算される１２４）。混合されたチャネルはイコライザ１２６を通してＲ、Ｃ、Ｌ出力チャネルへ送られ、Ｒ、Ｃ、Ｌチャネル・スピーカで再生される。
この特定の用途では、５．１音声が７スピーカ・システムへと混合されるが、これは一般的でないことはない。典型的なホーム・スピーカ構成なので、５．１コンテンツの方がより一般的であるが、多くの自動車は７スピーカ・システムを使用している。この場合、ＲｓおよびＬｓのディスクリートのチャネルが、それぞれ、ＲサイドおよびＲリアとＬサイドおよびＬリアとに混合される。Ｒｓ（Ｌｓ）チャネルは遅延１３０を通され、分離され、混合係数が乗算される（１３２）。一方の分岐はイコライザ１３４を通ってＲリア（Ｌリア）へ供給される。他方の分岐は、混合されたＲ（Ｌ）チャネルと混合され（遅延１３６、混合係数１３８、および可算ノード１４０）、イコライザ１４２を通ってＲサイド（Ｌサイド）へ供給される。
コンテンツが７．１フォーマットで提供される場合、Ｒ、Ｒサイド、およびＲリアのディスクリートのオーディオ・チャネルは、相関出力を使用して、Ｒ、Ｃ、Ｌについて説明したのと同様の方法で、混合することができる。左側のチャネルも同様に混合することができる。更に、音声が８．１フォーマットで使用可能であり、スピーカ・システムがＣリア・スピーカを含む場合、リア・スピーカの全てをそのように混合することができる。
図９に示されるように、自動車のスピーカ・システムはＣフロント・スピーカを備えていない。３つのフロント・チャネル（Ｒ、Ｃ、Ｌ）は、２つのみのチャネル（Ｒ、Ｌ）にダウンミックスしなければならない。このことは、Ｃチャネル・スピーカが存在しない場合の自動車以外の用途でもよくあることである。Ｃチャネルは単純にＬおよびＲスピーカの両方に混合される。自動車用の設定でも、同じ手法を取ることができる。しかし、Ｃチャネルを混合するための理想の係数は、バランスを取り直すための望ましい係数と同じではない可能性があり、更に入力チャネル間の異相相関信号に起因する不要なアーチファクトが生成される可能性もある。
その代わりに、相関器１５０および１５２は、同相、異相、および１対の独立オーディオ信号を生成する。この場合、ミキサは、必要に応じて同相成分を混合して信号のバランスを取り直すためと、異相成分を除去して位相歪みを回避するためと、独立Ｃチャネルを混合してそのチャネルのオーディオ信号を保持するための柔軟性を有することになる。
このようにＮチャネルをＭチャネル（Ｎ＞Ｍ）へと柔軟にダウンミックスする能力は、自動車以外の用途への適用可能性を有する。例えば、新しい展示会場用に、より多くのディスクリートのチャネル、例えば１０．２を備えたコンテンツが作成されている。しかし、商用および消費者用の会場の多くは、５．１、６．１、または７．１スピーカ構成を有しており、ダウンミックスが必要である。
本発明の幾つかの例示的な実施形態について図示し説明してきたが、当業者ならば多くの変形形態および代替実施形態を思いつくはずである。そのような変形形態および代替実施形態も考慮されており、特許請求の範囲に定義された本発明の精神および範囲を逸脱することなく実施することができる。
図１は、サラウンド・サウンド体験を改善するための自動車内のディスクリートのＬ、ＣおよびＲオーディオ・チャネルを混合するための上述の既知の構成である。 図２は、本発明による、ＬおよびＣと、ＲおよびＣとのチャネルの間の相関出力を使用して、ディスクリートのＬ、ＣおよびＲオーディオ・チャネルを混合するための構成である。 図３は、相関した出力を生成する相関器のブロック図である。 図４は、相関、異相、および独立の出力を生成する相関器のブロック図である。 図５ａないし図５ｈは、ＬおよびＲの入力チャネルの時間および周波数領域の表現、および２：１および４：１の相関出力の周波数領域の表現を示す簡略化された図である。 図５ａないし図５ｈは、ＬおよびＲの入力チャネルの時間および周波数領域の表現、および２：１および４：１の相関出力の周波数領域の表現を示す簡略化された図である。 図５ａないし図５ｈは、ＬおよびＲの入力チャネルの時間および周波数領域の表現、および２：１および４：１の相関出力の周波数領域の表現を示す簡略化された図である。 図５ａないし図５ｈは、ＬおよびＲの入力チャネルの時間および周波数領域の表現、および２：１および４：１の相関出力の周波数領域の表現を示す簡略化された図である。 図５ａないし図５ｈは、ＬおよびＲの入力チャネルの時間および周波数領域の表現、および２：１および４：１の相関出力の周波数領域の表現を示す簡略化された図である。 図５ａないし図５ｈは、ＬおよびＲの入力チャネルの時間および周波数領域の表現、および２：１および４：１の相関出力の周波数領域の表現を示す簡略化された図である。 図５ａないし図５ｈは、ＬおよびＲの入力チャネルの時間および周波数領域の表現、および２：１および４：１の相関出力の周波数領域の表現を示す簡略化された図である。 図５ａないし図５ｈは、ＬおよびＲの入力チャネルの時間および周波数領域の表現、および２：１および４：１の相関出力の周波数領域の表現を示す簡略化された図である。 図６は、２：４マトリクス・デコーダを使用した相関器の一実施形態を示すブロック図である。 図７は、自動車用オーディオ・システムの簡略化されたブロック図である。 図８は、マルチチャネル・ミキサのブロック図である。 図９は、自動車における図４に示された相関器のダウンミックス機能を使用するマルチチャネル・ミキサのブロック図である。

Claims (24)

  1. オーディオ・チャネルを混合する方法であって、
    第１および第２のオーディオ入力チャネルを提供するステップと、
    前記第１のオーディオ入力チャネルと前記第２のオーディオ入力チャネルの相関を取って、前記第１のオーディオ入力チャネルと前記第２のオーディオ入力チャネルの間の同相相関オーディオ信号を提供するステップと、
    前記同相相関オーディオ信号に第１のゲイン係数を乗算して、乗算された同相相関オーディオ信号を提供するステップと、
    前記乗算された同相相関オーディオ信号を前記第１のオーディオ入力チャネルと混合して第１のオーディオ出力チャネルへ入力するステップと
    を備える方法。
  2. 請求項１に記載の方法であって、前記同相相関信号が、前記第１のオーディオ入力チャネルおよび前記第２のオーディオ入力チャネルの、時間または位相の遅延が殆どまたは全くない同一または類似のオーディオ信号を表す、方法。
  3. 請求項１に記載の方法であって、前記第１のオーディオ入力チャネルと前記第２のオーディオ入力チャネルの相関を取る前記ステップが、前記第２の入力オーディオ・チャネルには存在するが前記第１の入力オーディオ・チャネルには存在しないオーディオ信号を表す個別の独立信号を更に提供し、更に、
    前記独立信号に第２のゲイン係数を乗算して、乗算された独立信号を提供するステップと、
    前記乗算された独立信号および前記同相相関オーディオ信号を前記第１のオーディオ入力チャネルと混合して前記第１のオーディオ出力チャネルへ入力するステップと
    を備える方法。
  4. 請求項３に記載の方法であって、前記第１のオーディオ入力チャネルおよび前記第２のオーディオ入力チャネルの相関を取るステップが、個別の異相相関信号を更に提供する、方法。
  5. 請求項４に記載の方法であって、前記異相相関信号が廃棄される、方法。
  6. 請求項１に記載の方法であって、前記相関が、ニューラル・ネットワーク、ＩＣＡ、適応予測、またはマトリクス・デコーディングのうちの１つを使用して実施される、方法。
  7. 請求項１に記載の方法であって、
    前記第１の入力チャネルおよび前記第２の入力チャネルの前記相関が、２：３マトリクス・デコーディングを用いて行われて、前記同相相関オーディオ信号と、前記第１の入力チャネルおよび前記第２の入力チャネルに対する独立オーディオ信号をそれぞれに含む個別の第１および第２のマトリクス信号と、異相相関信号とが生成され、
    前記同相オーディオ信号に前記第１のゲイン係数を乗算して、乗算された同相オーディオ信号が生成され、前記乗算された同相オーディオ信号を前記第１の入力チャネルと混合して、前記個別の第１および第２のマトリクス信号が廃棄される、方法。
  8. 請求項１に記載の方法であって、前記第１の入力チャネルおよび前記第２の入力チャネルの前記相関が、２：４マトリクス・デコーディングを用いて行われ、前記同相相関信号と、個別の異相相関信号と、個別の第１および第２の独立信号とが生成され、更に、
    前記第１の独立信号および前記第２の独立信号ならびに前記異相相関信号に、第２、第３、および第４のゲイン係数をそれぞれ乗算するステップと、
    前記第１の独立オーディオ信号および前記第２の独立オーディオ信号ならびに異相相関信号を、前記第１のオーディオ入力チャネルと混合して、前記第１のオーディオ出力チャネルへ入力するステップと
    を備える方法。
  9. 請求項８に記載の方法であって、前記異相信号を廃棄するために前記第４のゲイン係数がゼロに設定される、方法。
  10. 請求項１に記載の方法であって、前記第１の入力チャネルおよび前記第２の入力チャネルがマルチチャネル・ディスクリート・オーディオ信号のディスクリート・チャネルである、方法。
  11. オーディオ・チャネルを混合する方法であって、
    右（Ｒ）、中央（Ｃ）、および左（Ｌ）のオーディオ入力チャネルを提供するステップと、
    前記Ｒのオーディオ・チャネルと前記Ｃのオーディオ・チャネルの相関を取って、前記Ｒと前記Ｃのチャネル間のＣ−Ｒ同相相関オーディオ信号と、それぞれのオーディオ・チャネルにおいて前記Ｃのオーディオ入力チャネルには存在するが前記Ｒのオーディオ入力チャネルには存在しないオーディオ信号を表すＣ−Ｒ独立オーディオ信号とを提供するステップと、
    前記Ｃのオーディオ・チャネルと前記Ｌのオーディオ・チャネルの相関を取って、前記Ｌと前記Ｃのチャネル間のＣ−Ｌ同相相関オーディオ信号と、それぞれのオーディオ・チャネルにおいて前記Ｃのオーディオ入力チャネルには存在するが前記Ｌのオーディオ入力チャネルには存在しないオーディオ信号を表すＣ−Ｌ独立オーディオ信号を提供するステップと、
    前記Ｃ−Ｒ同相相関オーディオ信号および前記Ｃ−Ｒ独立オーディオ信号にそれぞれのゲイン係数を乗算し、それらを前記Ｒの入力チャネルと混合してＲ出力チャネルへ入力するステップと、
    前記Ｃ−Ｌ同相相関オーディオ信号および前記Ｃ−Ｌ独立オーディオ信号にそれぞれのゲイン係数を乗算し、それらを前記Ｌの入力チャネルと混合してＬ出力チャネルへ入力するステップと
    を備える方法。
  12. 請求項１１に記載の方法であって、前記Ｒおよび前記Ｃと前記Ｌおよび前記Ｃとのオーディオ入力チャネルの相関を取るステップが、それぞれのオーディオ・チャネルにおける前記Ｒおよび前記Ｌのチャネルには存在するが前記Ｃのチャネルには存在しないオーディオ信号を表すＲ−ＣおよびＬ−Ｃの独立信号を更に提供し、更に、
    前記Ｃ−Ｒおよび前記Ｃ−Ｌの同相相関オーディオ信号ならびに前記Ｒ−Ｃおよび前記Ｌ−Ｃの独立信号にそれぞれのゲイン係数を乗算し、それらを前記Ｃの入力チャネルと混合してＣ出力チャネルへ入力するステップ
    を備える方法。
  13. 請求項１１に記載の方法であって、前記Ｒと前記Ｃのオーディオ入力チャネルの相関を取るステップが、オーディオ・チャネルにおけるＣ−Ｒ異相相関信号を更に提供し、前記Ｌと前記Ｃのオーディオ入力チャネルの相関を取るステップが、オーディオ・チャネルにおけるＣ−Ｌ異相相関信号を更に提供し、更に、
    前記Ｃ−Ｒ異相相関信号に負のゲイン係数を乗算して同相にし、それを前記Ｒのオーディオ入力チャネルと混合して前記Ｒ出力チャネルへ入力するステップと、
    前記Ｃ−Ｌ異相相関信号に負のゲイン係数を乗算して同相にし、それを前記Ｌのオーディオ入力チャネルと混合して前記Ｌ出力チャネルへ入力するステップと
    を備える方法。
  14. オーディオ・チャネルを混合する方法であって、
    第１、第２、および第３のオーディオ入力チャネルを提供するステップと、
    前記第１および前記第２のチャネルを処理して、第１の同相相関信号、第１の異相相関信号、ならびに第１および第２の独立信号を提供するステップと、
    前記第２および前記第３のチャネルを処理して、第２の同相相関信号、第２の異相相関信号、ならびに第２および第３の独立信号を提供するステップと、
    前記第１の同相相関信号、第１の異相相関信号、ならびに前記第１および前記第２の独立信号を、前記第１の入力チャネルと混合して第１の出力チャネルへ入力するステップと、
    前記第２の同相相関信号、第２の異相相関信号、ならびに前記第２および前記第３の独立信号を、前記第３の入力チャネルと混合して第３の出力チャネルへ入力するステップと を備える方法。
  15. 請求項１４に記載の方法であって、前記第１および前記第２の異相相関信号が廃棄される、方法。
  16. 請求項１４に記載の方法であって、前記第１および前記第２のチャネルならびに前記第２および前記第３のチャネルが、それぞれ２：４マトリクス復号化されて前記信号が生成される、方法。
  17. 第１のオーディオ入力チャネルと第２のオーディオ入力チャネルの相関を取って、前記第１のオーディオ入力チャネルと前記第２のオーディオ入力チャネルの間の同相相関オーディオ信号を提供する相関器と、
    前記同相相関オーディオ信号にゲイン係数を乗算し、それを前記第１の入力チャネルと混合して第１の出力チャネルへ入力するミキサと
    を備えるオーディオ・ミキサ。
  18. 請求項１７に記載のオーディオ・ミキサであって、前記相関器が、前記第２のオーディオ入力チャネルには存在するが前記第１のオーディオ入力チャネルには存在しないオーディオ信号を表す個別の独立信号を更に提供し、前記ミキサが前記独立信号にゲイン係数を乗算し、それを前記第１の入力チャネルと混合して前記第１の出力チャネルへ入力する、オーディオ・ミキサ。
  19. オーディオ・ミキサであって、
    マルチチャネル符号化されたオーディオ・データを受信し、少なくとも左（Ｌ）、中央（Ｃ）、および右（Ｒ）のチャネルを含む複数のディスクリート・オーディオ入力チャネルを出力するデコーダと、
    前記Ｒおよび前記Ｃのチャネルをマトリクス・デコードして第１の同相相関オーディオ信号を生成する第１のマトリクス・デコーダと、
    前記第１の同相相関オーディオ信号を前記Ｒの入力チャネルと混合してＲ出力チャネルへ入力する第１のミキサと、
    前記Ｌおよび前記Ｃのチャネルをマトリクス・デコードして第２の同相相関オーディオ信号を生成する第２のマトリクス・デコーダと、
    前記第２の同相相関オーディオ信号を前記Ｌの入力チャネルと混合してＬ出力チャネルへ入力する第２のミキサと
    を備えるオーディオ・ミキサ。
  20. 請求項１９に記載のオーディオ・ミキサであって、前記第１および前記第２のマトリクス・デコーダが、廃棄されることになる左および右チャネルと、前記同相相関オーディオ信号を提供する中央チャネルとを出力する２：３デコーダを含む、オーディオ・ミキサ。
  21. 請求項１９に記載のオーディオ・ミキサであって、前記第１および前記第２のマトリクス・デコーダが、ＲおよびＣとＬおよびＣとの独立オーディオ信号をそれぞれ提供する左および右チャネルを出力し、前記同相相関オーディオ信号を提供する中央チャネルを出力し、廃棄される異相相関オーディオ信号を提供するサラウンド・チャネルを出力する２：４デコーダを含む、オーディオ・ミキサ。
  22. オーディオ・システムであって、
    客室を備えた自動車と、
    前記客室における少なくともＬフロントおよびＲフロントを含む複数のスピーカと、
    マルチチャネル符号化されたオーディオを、少なくともＬフロント、Ｃフロント、およびＲフロントを含む複数のディスクリート・オーディオ入力チャネルに復号するマルチチャネル・デコーダと、
    マルチチャネル・ミキサと
    を備え、前記マルチチャネル・ミキサは、
    前記Ｒと前記Ｃのオーディオ・チャネル、および前記Ｃと前記Ｌのオーディオ・チャネルの相関を取って、Ｃ−Ｒ同相相関オーディオ信号およびＣ−Ｌ同相相関オーディオ信号、ならびに前記Ｃのオーディオ入力チャネルには存在するが前記Ｒおよび前記Ｌのチャネルそれぞれには存在しないオーディオ信号を表すＣ−Ｒ独立オーディオ信号およびＣ−Ｌ独立オーディオ信号を提供し、
    前記Ｃ−Ｒ同相相関オーディオ信号および前記Ｃ−Ｒ独立オーディオ信号にそれぞれのゲイン係数を乗算し、それらを前記Ｒの入力チャネルと混合して、前記Ｒフロント・スピーカへ送られるＲ出力チャネルへ入力し、
    前記Ｃ−Ｌ同相相関オーディオ信号および前記Ｃ−Ｌ独立オーディオ信号にそれぞれのゲイン係数を乗算し、それらを前記Ｌの入力チャネルと混合して、前記Ｌフロント・スピーカへ送られるＬ出力チャネルへ入力するものである、
    オーディオ・システム。
  23. 請求項２２に記載のオーディオ・システムであって、前記Ｒと前記Ｃのオーディオ・チャネルと前記Ｃと前記Ｌのオーディオ・チャネルの相関を取るステップが、Ｃ−ＲおよびＣ−Ｌの異相相関信号を更に提供し、前記異相相関信号が反転されるとともにそれぞれのゲイン係数が乗算されて同相にされ、前記Ｒおよび前記Ｌの入力オーディオ・チャネルとそれぞれ混合される、オーディオ・システム。
  24. 請求項２２に記載のオーディオ・システムであって、前記Ｒと前記Ｃのオーディオ・チャネルおよび前記Ｃと前記Ｌのオーディオ・チャネルの相関を取るステップが、前記Ｒおよび前記Ｌのオーディオ・チャネルにはそれぞれ存在するが前記Ｃのオーディオ・チャネルには存在しないオーディオ信号を含むＲ−ＣおよびＬ−Ｃの独立信号を更に提供し、前記ミキサが、前記Ｃ−Ｒおよび前記Ｃ−Ｌの同相相関信号ならびに前記Ｒ−Ｃおよび前記Ｌ−Ｃの独立信号にそれぞれのゲイン係数を乗算し、それらを前記Ｃの入力チャネルと混合して、Ｃフロント・スピーカへ送られるＣ出力チャネルへ入力する、オーディオ・システム。
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