JP5053511B2 - 家庭および自動車聴取のためのディスクリートサラウンド音響システム - Google Patents

Description

本発明はサウンドシステム、より詳細には家庭および自動車システムに適合されたサラウンドサウンドシステムに関する。

サウンドシステムは、音が感知され得る、ひとつまたはそれ以上のチャンネルを含み得る。シングルチャンネルサウンドシステムは、聞き手が音を局所化できない無次限音を生成する。音の２チャンネルの再生とともに、局所化が発生し得るが、スピーカの間の中央に聞き手がいない場合、水平方向の局所化が乏しくあり得る。たとえそうでも、音の２チャンネル再生とシングルチャンネル再生との間の相違は感知され得るし、部屋のいたるところで認識され得る。

実際に、多くの聞き手が拡声器間の正確な中央にいるわけではない。局所化および部屋の音再生はともに、拡声器およびディスクリートチャンネルを増やすことによって高められるので、おそらく２つのチャンネルが用いられる。比較的残響しない部屋の２チャンネル拡声器システムは、聞き手が特定の方向に面している場合、現実的な空間場を生成し得る。一般的に音場は、聞き手が前を向いていたら、聞き手にとって広くみえ得る。逆に、音場は、聞き手がある側面を向いていたら、崩壊し得る。

２つより多いディスクリートチャンネルを用いて、録音の実行および再生の共通基準は、５ディスクリートチャンネルおよび追加の帯域制限低周波チャンネルを用いることである。聞き手の前に３つのスピーカおよび聞き手の背後に２つのスピーカを配置し、聞き手が拡声器の配置の中心に位置することを前提にして、録音はミキシングされる。前スピーカを左前、中央および右前と呼ぶ。後方スピーカを左サラウンドおよび右サラウンドと呼ぶ。

聞き手が、対称的な拡声器の配列の厳密に中央に位置している場合、そのような５．１サラウンドサウンドミキシングは適しているかもしれない。しかし,そのような位置は、ほとんど為されない。普通の聞き手は動き回るし、平均的な家庭のサウンドシステムは厳密に望んだ通りにめったに配置されていない。最初の録音で、中央のスピーカを用いない場合、聞き手が、スピーカ配列の中央から離れると、例えば、聴取地点から離れると、前音像は崩壊し得る。２チャンネルステレオで、音像が崩壊するのと同じように、最も近い拡声器に対して、前音像は崩壊し得る。

同様に、自動車環境において、聞き手は、対称的な拡声器の配列の厳密に中央に位置していない。自動車の中で、聞き手は空間の中央にいない。自動車の中では座る位置の制限があるので、それぞれの聞き手は拡声器の少なくともひとつに近い。自動車の中で音は聞き手に最も近いスピーカから来るようにみえ、空間的再生は乏しいかまたは存在しない。

さらに、録音時に中央のチャンネルが用いられた場合、自動車の前および中央に配置されたスピーカからの出力である、中央チャンネルからの音が、運転者の右および同乗者の左から来るように思える。この聴取環境において、中央チャンネルからの音は自動車の後方に乗っている同乗者には聞こえない。

さらに、過去、多くのサウンドミキサーは、２つの前チャンネルのみを用い、５．１サラウンドサウンドシステムの中央チャンネルを用いない。これらのミキサーは、音像の中央から音を発し、ディスクリート中央チャンネルを無視することを意図した重要な音を左前および右前チャンネルへ等しく配分することによって、基本的に、「４チャンネル」である録音を生成する傾向にある。１９７０年台および１９８０年台から、かなり多数そのような４チャンネル録音があり、徐々に５チャンネル録音が利用され始めたが、中央チャンネルのためのプログラミング情報が欠除している。

それ故、聴取環境および製品、聴取位置および録音に関連する少なくとも上記理由のために、システムはより丈夫な音を生成するために音の局在化および空間的錯覚を高める必要性がある。

（要旨）
商業用マルチチャンネルの再生メディア（例えば、Ｄｏｌｂｙ Ｄｉｇｉｔａｌ、ＡＣ−３，ＤＴＳ、ＭＬＰ等）からくるディスクリートチャンネルならびにステレオ、４チャンネル等のような他のチャンネルを処理する、サウンドシステムが提供される。システムは、よりロバストなサウンドを生成するために、サウンドの局所化および空間的錯覚を改善し得る。このシステムは、家庭および自動車用途のように、さまざまな用途においても、よく機能する。

サウンドシステムは、マルチチャンネル出力信号を生成するように入力を処理する。システムは１以上のマトリックスを利用し得る。例えば、２チャンネル入力−７チャンネル出力マトリックスからの出力信号は、７出力チャンネルを生成するために、２チャンネル入力−４チャンネル出力マトリックスの出力信号とともに、ミキシングされ得る。第１の２チャンネル−マルチチャンネルマトリックスは、入力前左信号および入力前右信号を実行し得る。他の２チャンネル−マルチチャンネルマトリックスは、入力サラウンド左信号および入力サラウンド右信号を実行し得る。多くの入力チャンネルおよび出力チャンネルの他の組み合わせが、使用され得る。遅延回路は、１以上の当初のチャンネルの遅延されたミキシングを生成するために含まれ得る。

これらのマトリックスを組み合わすと、増加した局所化のロバストさおよび増加した空間的効果とともに、複数のチャンネル化された出力サウンドが生成され得る。システムは、拡張された聴取範囲を提供し得る。システムは、理想的でないスピーカの配置に対する耐性を提供し得る。システムは、増大された空間的錯覚および音像、ならびに、当初に録音された材料において弱点を克服する性能も提供し得る。

本発明の他のシステム、方法、特徴および利点は、以下の図および詳細な説明を検討する当業者に明らかであるか、なりつつある。このようなさらなるシステム、方法、特徴および利点の全てが、この記載された内に含まれ、本発明の範囲内であり、請求項によって保護されていることが意図される。

本発明は、次の図面および説明を参照して、一層理解され得る。図の部材は必ずしも正確に縮尺されているとは限らず、本発明の原理を図示する上で、強調されている。その上、図中で同様の参照符号が、異なる図を通じて、対応する部品を示す。

（詳細な説明）
図１は、入来信号（例えば、音響信号）をサウンド処理して、聞き手への音出力の認知を増進させるための方法の流れ図１００である。特定の構成および動作を示すが、他の構成が、より少ない、もしくは、さらなる構成部品または動作で、用いられ得る。ブロック１１０では、サウンド処理システムは、１つのまたは複数の入来信号を受け取り、処理する。

入来信号は、入力中央、入力前左、入力前右、入力左サラウンド、入力右サラウンドチャンネルを持つ、サラウンドサウンド信号のような、５チャンネルを含み得る。５チャンネル入来信号は、あらかじめ、５チャンネルとして録音されてもよいし、または、デコード信号であってもよい。５チャンネル録音はコンパクトディスク（ＣＤ）またはテープのような媒体に格納され得る。商業用５チャンネル信号は、Ｄｏｌｂｙ Ｄｉｇｉｔａｌ、ＡＣ−３、ＤＴＳおよびＭＬＰを含む。５チャンネル入来信号を考察するが、サウンド処理システムは、また、２チャンネルステレオ信号および４チャンネル信号のような、他の量の入力信号および／またはチャンネルを処理し得る。

音の空間的特性は、聞き手の満足にとって重要であり得る。一般に、再生音の空間的特徴に関する聞き手の知覚には、２タイプある。局所化と呼ばれている音の方向の知覚および録音が生成された空間のタイプの知覚である。

ブロック１２０において、入来信号はひとつまたはそれ以上のサウンドマトリックスで処理される。サウンドマトリックス１−ｎは、ハードウェア、ファームウェアおよび／またはソフトウェアアルゴリズムを含み得るサウンドプロセッサであり、ミキシング、デコード、フィルタリングおよび／またはゲイン増進のような機能を実行する。例示的なサウンドマトリックスは、Ｌｏｇｉｃ７（登録商標）マトリックスおよび５．１Ｌｏｇｉｃ７（登録商標）マトリックスを含み、これは両方ともＭａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ、ＢｅｄｆｏｒｄのＬｅｘｉｃｏｎで、製造されている。Ｄｏｌｂｙ Ｄｉｇｉｔａｌ サウンドマトリックスのように他のサウンドマトリックスが用いられ得る。説明の目的のため、２つのサウンドマトリックスは、下記に記載された入来信号を処理するために、用いられる。しかし、マトリックスの他の構成を用いてもよい。

ブロック１３０において、マトリックス１は、入来信号の選択されたチャンネルを受け取り、ブロック１４０において、マトリックス２は入来信号の選択されたチャンネルを受け取る。１より多いマトリックス１−ｎが使用され得、マトリックス１−ｎは、入来信号の同じまたは異なったチャンネルを受け取り得る。例えば、マトリックス１は、左前チャンネルおよび右前チャンネルを受け取り得、マトリックス２は、左サラウンドチャンネルおよび右サラウンドチャンネルを受け取り得る。マトリックス１−ｎは、同じまたは異なったサウンド処理アルゴリズムを有し得る。例えば、マトリックス１はＬｏｇｉｃ７（登録商標）マトリックスを利用し得、マトリックス２は５．１Ｌｏｇｉｃ７を利用し得る。Ｄｏｌｂｙ Ｄｉｇｉｔａｌなどの他のサウンドマトリックスおよびマトリックスの他の組み合わせが使用され得る。例えば、２つの同じマトリックスが使用され得る。

ブロック１５０において、サウンドマトリックス１は、１つまたはそれ以上の出力信号を生成するために入来信号を処理する。ブロック１６０において、サウンドマトリックス２は、１つまたはそれ以上の出力信号を生成するために入来信号を処理する。信号を処理するためにサウンドマトリックスを使用する代わりまたは関連して、入来信号は、聞き手に対する音の知覚を増進させるための出力を提供する、Ｄｏｌｂｙ Ｄｉｇｉｔａｌのようなさまざまな他のアルゴリズムによって、ミキシングまたは増進され得る。例えば、入力中央チャンネルは、前左および右、ならびに、後方左および右チャンネルを用いて、多かれ少なかれ、ミキシングされ得る。

ブロック１７０および１８０において、出力信号は、スピーカに送られる前に組み合わされるかまたはミキシングされ得る。例えば、マトリックス１の左側面出力は、マトリックス２の左側面出力を用いて、組み合わされ得、マトリックス１の後方左出力は、マトリックス２の左後方出力を用いて、組み合わされ得る、等々。さらに、入力中央チャンネルは、マトリックス１の中央出力信号を用いて、組み合わされ得る。代替的に、出力信号は、スピーカでミキシングされてもよいし、または、全くミキシングされなくてもよい。ミキシングが完了した後、１つまたはそれ以上の出力信号が生じ得る。７つの出力信号が生じ得るが、他の複数の出力信号も生じ得る。ブロック１８０において、ミキシングされた出力信号は、聞き手へ出力されるために、スピーカに送られる。

図２は、例示的なサウンドシステムを図示したブロック線図である。聞き手２０２、２０４は、２つのスピーカサウンドシステム内で前を向いているので、左スピーカ２０６は、聞き手２０２、２０４の左に位置し、右スピーカ２０８は、聞き手２０２、２０４の右に位置している。「スピーカ」および「拡声器」という用語は、互換性があり、同じもの、音を生成するためのデバイスを意味している。４チャンネルシステムは、左前スピーカ２１０、右前スピーカ２２０、左後方スピーカ２３０および右後方スピーカ２４０を含み得る。４スピーカ２１０、２２０、２３０および２４０は、４つのスピーカを用いて部屋の中での音が全ての方向で一様になり得るので、２チャンネルシステムの対称制限を破壊し得る。

図３は、５チャンネルサウンドシステムのためのスピーカレイアウト３００および聴取点３１０を示したブロック線図である。ここに記載されているサウンド処理システムは、家庭および自動車音響システムを含むさまざまなサウンドシステムに適用可能である。ここに記載されているシステムは、例示のみの目的である。５チャンネルシステムは、左前スピーカ３２０、右前スピーカ３３０、左後方スピーカ３４０、右後方スピーカ３５０および中央スピーカ３６０を含み得る。基準配列の中心すなわち聴取点３１０におけるサラウンドサウンドの聞き手２０２に対する、局所化が改善され得る。聞き手２０２は、聞き手２０２の背後からのディスクリートサウンドを局所化し得る。２チャンネルサウンドミキシングを用いるかまたは中央チャンネルスピーカ３６０を含むことによって、聞き手２０２の前の音は聞き手２０２に与えられ得る。空間感覚も、よりよく再生され得る。なぜなら、聞き手２０２の背後の左後方スピーカ３４０および右後方スピーカ３５０を加えることで、聞き手２０２がどのように回転するかにかかわらず空間的に広がりのある音を発する音場を生じ得るからである。

７チャンネル音響システムも提供され得る。図４は、７チャンネル家庭音響システム４００のためのレイアウトの平面図を示すブロック線図である。局所化および空間的な音の錯覚は、より少ないチャンネルを用いたサウンドシステムよりも７チャンネルサウンドシステム４００においてロバストであるようにみえ得る。当初の録音が、４つの左／右チャンネル全ての中で「相関せず」または異なる残響を含む場合、複数のチャンネルシステムを用いると空間感覚は部屋中にわたって、なおさらロバストになり得る。３００Ｈｚ未満の周波数を含む全ての周波数において、この非相関は高くなり得る。

家庭用７チャンネルサウンドシステム４００は、左前スピーカ４１０、右前スピーカ４２０、左側面スピーカ４３０、右側面スピーカ４４０、左後方スピーカ４５０、右後方スピーカ４６０および中央スピーカ４７０を含み得る。左側面スピーカ４３０および右側面スピーカ４４０は、聞き手２０２および２０４の実質的に左および右に位置し得る。左前スピーカ４１０、右前スピーカ４２０および中央スピーカ４７０は聞き手２０２、２０４の前に位置し得る。左後方スピーカ４５０および右後方スピーカ４６０は聞き手２０２、２０４の背後に位置し得る。

図５は、７チャンネル自動車音響システム５００のためのレイアウトの平面図を示すブロック線図である。７出力チャンネルは、左前スピーカ５１０、右前スピーカ５２０、左側面スピーカ５３０、右側面スピーカ５４０、左後方スピーカ５５０、右後方スピーカ５６０および中央スピーカ５７０に送られ得る。左前スピーカ５１０および右前スピーカ５２０は、運転者５７２および前の同乗者５７４の左および右の方の、前方ドアの前方部分に位置し得る。中央スピーカ５７０は、ダッシュボード５８０の中央に位置し得る。左側面スピーカ５３０および右側面スピーカ２４０は後方のドアの前方部分に位置し得る。左後方スピーカ５５０および右後方スピーカ５６０は、後ろの同乗車５９２、５９４の頭の後ろに位置しているパネル５９０に位置し得る。

図６は、７チャンネル音響出力信号を生成するために５チャンネル入力信号をミキシングするためのサウンド処理システム６００のブロック線図である。５チャンネル−７チャンネル変換システムは、２つのアクティブなサラウンドマトリックス、第１マトリックス６１０および第２マトリックス６２０を利用し得る。例示的な第１マトリックスは、下に詳細に記載されているように、２つの信号（例えば、左前入力および右前入力）を受け取り、７つの出力信号（例えば、中央、左前、右前、左側面、右側面、左後方および右後方）を出力する。例示的な第２マトリックスは、２つの信号（例えば、左サラウンド入力および右サラウンド入力）を受け取り、５つの出力信号（例えば、左側面、右側面、中央、左後方、右後方）ならびにサブウーファー信号を出力する。音の知覚を増進するために他のマトリックスまたはミキサーが使用され得る。

システム６００は、ファームウェア、ハードウェアまたはソフトウェア、あるいは、ファームウェア、ハードウェアまたはソフトウェアの任意組み合わせを用いて、実装される。５入力チャンネルおよび７出力チャンネルを含む構成が示されるが、他の複数の入力チャンネルおよび出力チャンネルが使用されてもよい。回路６００を使用すると、Ｄｏｌｂｙ Ｄｉｇｉｔａｌ、ＡＣ−３、ＤＴＳ、ＭＬＰ等の商業用の５チャンネル再生メディアは７チャンネル出力に変換され得る。５チャンネル−７チャンネル変換は、出力音の局所化および空間的錯覚をよりロバストにし得る。このシステムは、拡張された聴取範囲、理想的でないスピーカの配置に対する耐性、増大された空間的錯覚および当初に録音された材料における弱点を克服する性能を可能にし得る。

２つのマリックスの組み合わせは、自動車または家庭環境に対して、最適化され得る。また、他の量のチャンネルは、変換され得、それにより、単一または複数チャンネル信号が、少なくとも１つのサウンドマトリックスを使用して、別の１つまたは複数のチャンネル信号へ変換され得る。マトリックス６１０および６２０は、１つ以上のマトリックスを用いて実装され得る。例えば、第１および第２マトリックスのアルゴリズムを組み合わせた単一マトリックスが使用されてもよい。マトリックスは、ハードウェア、ソフトウェアまたはファームウェアを用いて実装され得、マルチプレクサ、論理素子などを含み得る。マトリックスは１つ以上のチップに含まれてもよい。

図６に示したように、変換された当初の入力信号は、入力前左（ＩＦＬ）６３０、入力前右（ＩＦＲ）６３２、入力中央（ＩＣ）６３４、入力サラウンド左（ＩＳＬ）６３６および入力サラウンド右（ＩＳＲ）３６８のような１つ以上の入力を含み得る。当初の形式から７チャンネルシステムへ変換するために、５入力チャンネル程度を含む入力信号の任意の組み合わせも使用され得る。

図６を参照して、第１マトリックスは、２チャンネル−７チャンネル変換を達成する。例えば、第１マトリックスは、サラウンドサウンドミキサーの入力前左６３０および入力前右６３２ディスクリートチャンネルに適用され得る。第１マトリックスは、入力前左６３０および入力前右６３２の２入力チャンネルから７出力チャンネルを導出する。出力チャンネルは、左前出力（Ｍ１ＦＬ）６４０、前右出力（Ｍ１ＦＲ）６４２、中央出力（Ｍ１Ｃ）６４４、側面左出力（Ｍ１ＳＬ）６４６、側面右出力（Ｍ１ＳＲ）６４８、後方左出力（Ｍ１ＲＬ）６５０および後方右出力（６５２）を含む。

第１マトリックスは、入力ＩＦＬおよびＩＦＬの位相が一致しない条件を無視し、あたかも前２チャンネルが非相関であるようにこの条件を処理するように、変更され得る。このように、２チャンネル−７チャンネルマトリックスは、アクティブに前の音像へ音を導き得る。入力内に位相が一致しない情報が存在する場合、音は、出力（例えば、全ての出力）に等しい程度に導かれ得る。位相が一致しない構成部品にも、あまり重きを置かなくてもよい。

２チャンネル−７チャンネル変換に加えて、第２マトリックス６２０は、２チャンネル入力−４チャンネル出力変換を達成するために、入力サラウンド左（ＩＳＬ）６３６および入力サラウンド右（ＩＳＲ）６３８入来信号に適用され得る。第２マトリックス６２０出力チャンネルは、側面左出力（Ｍ２ＳＬ）６６０、側面右出力（Ｍ２ＳＲ）６６２、後方左出力（Ｍ２ＲＬ）６６４および後方右出力（Ｍ２ＲＲ）６６６を含み得る。

入力ＩＳＬが、入力ＩＳＲより、かなり強い（かつ同位相の）場合、出力は、ほとんど全部左側面出力からであり得る。右チャンネルのレベルが増加するにつれて、左後方出力のレベルが増大し、左側面出力のレベルが減少する。２入力が（０．９１）／（０．３８）の比を含む場合、出力は、左後方出力に完全に存在し得る。２つの入力が等しく、左後方および右後方出力も等しくなる時まで、右入力のレベルが上がり続けるにつれて、左側面出力の出力は低いままで、右後方出力の出力は上がる。入力は位相が相関してなくてもよい（共通要素でない）。左入力は、側面および後方出力の間で遅延を伴ない、左側面および左後方に等しく送られ得る。シェルビングフィルタまたはロールオフも使用され得る。マトリックスもプログラミングされ得、それ故、入力信号の位相が一致しない場合、マトリックスは、信号が無相関であるように、反応する。

第２マトリックスおよび第１マトリックスの両方は、プレビュー遅延および他の遅延（図示せず）を含み得る。第２マトリックスおよび第１マトリックスの出力信号は、内部遅延を使用することで、遅れずに同期化され得る。例えば、第１マトリックスは、約２〜１０ｍｓのプレビュー遅延を使用し得る。従って、第２マトリックスは同様の遅延を含み得る。プレビュー遅延は、マトリックス設定および値が出力に前もって計算され得るように、使用され得る。プレビュー遅延は、平均化されるべき入力信号が、正しく導かれる方向および出力を決定することを可能にする。

第１マトリックスからの出力、第２マトリックスからの出力および入力信号６３０，６３２、６３４は、７出力チャンネル６７６ａ−ｇを形成するために、加算器６７０ａ−ｇを用いて、組み合わされる。加算器６７０ａ−ｇも、他の方法で、信号（例えば入力信号６３６、６３８を含むことによって）を組み合わせるように使用され得る。

ＭＩＣ６４４は、ＩＣ６３４とミキシングされ、中央拡声器６８０へ送られる。Ｍ１ＦＬ６４０はＩＦＬ６３０とミキシングされ、前左スピーカ６８２へ送られる。Ｍ１ＦＲ６４２はＩＦＲ６３２とミキシングされ、前右スピーカ６８４へ送られる。Ｍ１ＳＬ６４６はＭ２ＳＬ６６０とミキシングされ、側面左スピーカ６８６へ送られる。Ｍ１ＳＲ６４８はＭ２ＳＲ６６２とミキシングされ、側面右スピーカ６８８へ送られる。Ｍ１ＲＬ６５０はＭ２ＲＬ６６４とミキシングされ、後方左拡声器６９０へ送られる。Ｍ１ＲＲ６５２はＭ２ＲＲ６６６とミキシングされ、後方右拡声器６９２へ送られる。それぞれのミキシングポイントで、信号のおのおののために、調整可能ゲインがあり得る。従って、相対レベルは、聞き手、および／または、システムの実装者によって調整され得る。

図７は、７チャンネル音響出力信号７１０ａ−ｇを生成するために、ミキシング音響入力信号のための、他のサウンド処理システム７００のブロック線図である。システム７００は自動車用途において使用され得るが、自動車用途だけに限らない。第１マトリックス６１０は、側面出力Ｍ１ＳＬ、Ｍ１ＳＲおよび前出力Ｍ１ＦＬ、Ｍ１ＦＲ間の第１遅延７２０と、前出力Ｍ１ＦＬ、Ｍ１ＦＲおよび後方出力Ｍ１ＲＬ、Ｍ１ＲＲ間の他の遅延７３０とを含む。

それ故、システム７００に関して、ＩＣ６３４は、Ｍ１ＳＬおよびＭ１ＳＲの遅延を整合させるために第１遅延素子７２０を用いて、遅延され得る。次いで、側面左拡声器６８６および側面右拡声器６８８に送られる信号へ加えられ得る。Ｍ１ＳＬおよびＭ１ＳＲの遅延は、一般的に１０ｍｓでもよい。第１遅延信号７２２がミキシングされる前に、第１遅延信号７２２が、遅延されたローパスフィルタ信号７２６を生成するためにローパスフィルタ７２４を通して処理され得る。調整可能な市販のフィルタは、超短波の少なくともある部分を除去するために、使用され得る。ローパスフィルタ値は、オクターブあたり６ｄＢを含む、約６ｋＨｚの単極ローパスフィルタを含み得る。

調整可能ゲインは、任意加算器（例えば加算器６７０ｄおよび６７０ｅ）に対して、提供され得る。遅延されたローパスフィルタ信号７２６は、遅延素子７３０を用いて、さらに遅延され得、Ｍ１ＲＬおよびＭ１ＲＲ信号の遅延を整合する。遅延素子７３０は、第１遅延素子７２０からの第１遅延に加えて、１０〜２０ｍｓの一般的な遅延を含み得る。第２遅延素子７３０の出力信号７４０は加算器６７０ｆおよび６７０ｇに加えられ得る。加算器出力７１０ｆおよび７１０ｇは、後方左スピーカ６９０および後方右スピーカ６９２に接続される。さらなるミキシングポイントは、後方同乗者５９２，５９４（図５）へ、いくつかの中央チャンネルサウンドを供給し得る。後方同乗者は、同乗者の周り全てのスピーカからＩＣ６３４の信号を聞くが、主に中央スピーカから聞く。さらに、運転者５７２および前同乗者５７４は、後ろから遅延された中央サウンドを聞くので、前の聞き手への効果は、中央像に対して見かけの距離を加えることであり得る。このようなサウンドが前から到着する錯覚が生じ得、この錯覚は、望ましいものであり得る。

ＩＣ６３４は、また前左スピーカ６８２および前右スピーカ６８４（例えば、約−４ｄＢから−６ｄＢのようなローレベルで）の入力に加えられ得る。ＩＣ６３４に存在する信号は、それ故、運転者５７２および同乗者５７４両方の前からもっと発せられているように聞こえ得る。

入来信号が、幻の中央像を有する（例えば、中央サウンドがＩＣチャンネル６３４に存在しない）場合、第１マトリックスは、自動的に中央チャンネル信号を導出するように設計され得、前左および右、側面左および右ならびに後方左および右へのミキシングは、第１マトリックスのデザインによって、自動的に処理される。それ故、上記のようにディスクリート信号を第１マトリックスと組み合わすと、ロバスト再生を提供し得る。中心信号は、当初の録音が中央チャンネルを使用していたかどうかに関わらず、自動車中にわたって局所化され得る。

第２マトリックスは、さらに、４つの出口を導出するためにＩＳＬ６３６およびＩＳＲ６３８を動作し、これらの出力は聞き手の側面および後方に向けられ得る。後方同乗者５９２、５９４に対する空間的効果は、第２マトリックスによって後方チャンネルへ加えられる、さらなる遅延によって改善され得る。完全な左／右分離は、全ての残響または周囲の信号に対して、維持され得る。ＩＳＬ６３６および／またはＩＳＲ６３８にディスクリートサウンドが存在する場合、これらのサウンドは、後方同乗者５９２，５９４の後方へわずかに位置し得る。聞き手の後ろにこれらのサウンドを十分に発することを意図するので、たびたび、ミキサーはＩＳＬ６３６およびＩＳＲ６３８に等しい音を出す。第２マトリックスはこのような音を検知し、主に後方チャンネルに局所化された高周波を発するが、両チャンネル内に低周波を維持する。この結果は確証的かつ包囲的であり得、もし望めば、聞き手の後方で幾分さらに小さいスピーカが使用されることを可能にする。

第１および第２マトリックスは、出力信号の空間的な効果を最大化するように設計され得る。信号の非相関量は全周波数で増大され得、ハイおよびローパスフィルタは、聞き手の周りのサラウンドの効果を最大化するように適用され得る。記載されている方法を用いての、当初の信号と第１および第２マトリックスの組み合わせは、局所化体験のロバストさおよび空間的経験の包囲を改善し得る。

入力チャンネルは、マトリックスに付与される前にクロスオーバーネットワークを通して、通過され得る。クロスオーバーは、約１５０Ｈｚのクロスオーバー周波数を用いて、オクターブあたり６ｄＢのハイパスおよびローパスである。クロスオーバーのＨＦ出力は、ステアリングが発生するマトリックスへ送られ得る。クロスオーバーのＬＦ出力は、変更を除いて直接出力へ、通過され得る。デコーダへの左前入力のＬＦは、左前出力、左側面出力および左後方出力に、等しい程度に送られる。ＬＦの各チャンネルの遅延は、ＨＦの遅延に整合するように調節され得る。従って、ＬＦおよびＨＦは干渉なしに再結合する。

振幅比は、出力チャンネルで使用している特定のスピーカのパワ−ハンドリング能力を整合するように調整され得、原則としてエネルギー分割は等しい。右入力は、３右出力へ同様に送られる。左および右の間の分離はＬＦに維持され得る。さまざまなバスドライバー間の相関の度合いが可聴であるにもかかわらず、サウンドの方向は普通可聴でない。ＬＦは、できるだけ多くの非相関を維持しながら、すべてのドライバーに送られる。さらに、マトリックスにおけるさまざまな信号をすばやくステアリングすることはＨＦ信号のためだが、同じステアリングが同時にＬＦに付与される場合、可聴アーチファクトが生じ得る。従って、クロスオーバーの使用は、マルチバンドマトリックスを作る容易な技術であり、結果としてのサウンド出力は、単一バンドマトリックスより優位である。

２つのサラウンド入力が等しいか、または、前チャンネルの２チャンネル〜７チャンネルマトリックスを通して導かれるサラウンド出力よりも強い場合、導かれたチャンネルは減衰され得る（例えば、３ｄＢまで）。減衰は、後方スピーカで形成された残響を妨げ得る。当初の録音の入力サラウンドチャンネルが過度に脆弱ならば、デバイスの後方出力への導かれた後方チャンネルエネルギーは、録音の全体的な印象を改善し得る。

本発明のさまざまな実施形態を記載したが、本発明の範囲内で、さらなる実施形態および実装が可能であることが当業者に明らかである。

図１は、入来信号をサウンド処理するための方法を図示した流れ図である。 図２は、例示的なサウンドシステムを図示したブロック線図である。 図３は、５チャンネル音響システムのための音響レイアウトを示したブロック線図である。 図４は、７チャンネル家庭用音響システムのためのレイアウトの平面図を示したブロック線図である。 図５は、７チャンネル自動車用音響システムのためのレイアウトの平面図を示したブロック線図である。 図６は、５チャンネル入力信号−７チャンネル音響出力信号のミキシングのための回路のブロック線図である。 図７は、音響入力信号−７チャンネル音響出力信号のミキシングのための他の回路のブロック線図である。

Claims (20)

1. 複数の入力信号を受信し、複数の出力チャンネルに対する複数の出力信号を生成するサウンド処理システムであって、
   該サウンド処理システムは、
   少なくとも２つの第１入力信号に応答して少なくとも２つの第１出力信号を生成するように動作可能な第１マトリックスであって、該第１マトリックスは、Ｍ_１個の行と、Ｎ_１個の列とを有し、Ｍ_１は、入力の個数であり、Ｎ_１は、出力の個数であり、該少なくとも２つの第１出力信号の各々は、それぞれの出力チャンネルにおける出力に関し、該第１マトリックスは、該少なくとも２つの第１入力信号の位相が一致しない条件を、あたかも該少なくとも２つの第１入力信号が非相関であるように処理し、該位相が一致しない該少なくとも２つの第１入力信号を各出力チャンネルに等しく出力するようにさらに動作可能である、第１マトリックスと、
   少なくとも１つの第２入力信号に応答して少なくとも１つの第２出力信号を生成するように動作可能な第２マトリックスであって、該第２マトリックスは、Ｍ_２個の行と、Ｎ_２個の列とを有し、Ｍ_２は、入力の個数であり、Ｎ_２は、出力の個数であり、該少なくとも１つの第２出力信号の各々は、それぞれの出力チャンネルにおける出力に関する、第２マトリックスと、
   少なくとも２つのコンバイナーと
   を備え、
   該少なくとも２つのコンバイナーのうちの少なくとも１つのコンバイナーの各々は、該少なくとも２つの第１出力信号のうちの１つの出力信号と、それぞれの出力チャンネルにおける出力に関する該少なくとも１つの第２出力信号のうちの関連した１つの第２出力信号とを結合し、
   該少なくとも２つのコンバイナーのうちの少なくとも１つのコンバイナーの各々は、該第１マトリックスの該少なくとも２つの第１入力信号のうちの１つの第１入力信号と、それぞれの出力チャンネルにおける出力に関する、該第１マトリックスの該少なくとも２つの第１出力信号のうちの関連した１つの第１出力信号とを結合し、
   Ｎ_１は、Ｎ_２と異なり、
   Ｎ_１にＮ_２を加算した値は、該サウンド処理システムに対する該複数の出力チャンネルの総数よりも大きい、サウンド処理システム。
2. 前記第１マトリックスは、前記サウンド処理システム内の他のマトリックスのいずれとも共通の入力信号を有していない、請求項１に記載のサウンド処理システム。
3. 前記少なくとも２つの第１入力信号は、左前方信号と右前方信号とを含む、請求項１に記載のサウンド処理システム。
4. 前記少なくとも１つの第２入力信号は、サラウンド左信号とサラウンド右信号とを含む、請求項１に記載のサウンド処理システム。
5. 前記少なくとも２つの第１出力信号は、前方左信号と、前方右信号と、左側面信号と、右側面信号と、左後方信号と、右後方信号とを含む、請求項１に記載のサウンド処理システム。
6. 前記少なくとも１つの第２出力信号は、左側面信号と、右側面信号と、左後方信号と、右後方信号とを含む、請求項１に記載のサウンド処理システム。
7. 前記第１マトリックスは、入力左前方信号と入力右前方信号とに基づいて動作する２チャンネル−２よりも多くのチャンネルのマトリックスを含み、
   前記第２マトリックスは、入力サラウンド左信号と入力サラウンド右信号とに基づいて動作する２チャンネル−２よりも多くのチャンネルのマトリックスを含む、請求項１に記載のサウンド処理システム。
8. 前記少なくとも２つのコンバイナーのうちの少なくとも１つに提供される遅延された入力中央信号を生成する第１遅延回路をさらに備えている、請求項７に記載のシステム。
9. 前記第１遅延回路に接続されたローパスフィルタであって、前記少なくとも２つのコンバイナーのうちの前記少なくとも１つのコンバイナーに前記遅延された入力中央信号が提供される前に、該遅延された入力中央信号を受信することと、フィルタリングされ、かつ、遅延された入力中央信号を生成することとを行うローパスフィルタをさらに備え、該フィルタリングされ、かつ、遅延された入力中央信号は、次いで、該少なくとも２つのコンバイナーのうちの該少なくとも１つのコンバイナーに提供される、請求項８に記載のシステム。
10. 前記少なくとも２つの第１出力信号は、第１側面左出力信号を含み、
    前記少なくとも１つの第２出力信号は、第２側面左出力信号を含み、
    前記少なくとも２つのコンバイナーのうちの前記少なくとも１つのコンバイナーは、前記フィルタリングされ、かつ、遅延された入力中央信号を該第１側面左出力信号と該第２側面左出力信号とに結合する、請求項９に記載のシステム。
11. 前記ローパスフィルタに接続された第２遅延回路であって、２回遅延され、かつ、フィルタリングされた入力中央信号を生成する第２遅延回路をさらに備え、該２回遅延され、かつ、フィルタリングされた入力中央信号は、前記少なくとも２つのコンバイナーのうちの前記少なくとも１つのコンバイナーに提供される、請求項９に記載のシステム。
12. 前記少なくとも２つの第１出力信号は、第１後方左出力信号を含み、
    前記少なくとも１つの第２出力信号は、第２後方左出力信号を含み、
    前記少なくとも２つのコンバイナーのうちの前記少なくとも１つのコンバイナーは、前記２回遅延され、かつ、フィルタリングされた入力中央信号を該第１後方左出力信号と該第２後方左出力信号とに結合する、請求項１１に記載のシステム。
13. 前記少なくとも２つの第１出力信号は、第１後方右出力信号を含み、
    前記少なくとも１つの第２出力信号は、第２後方右出力信号を含み、
    前記少なくとも２つのコンバイナーのうちの前記少なくとも１つのコンバイナーは、前記２回遅延され、かつ、フィルタリングされた入力中央信号を該第１後方右出力信号と該第２後方右出力信号とに結合する、請求項１２に記載のシステム。
14. 音響出力信号を提供する方法であって、該方法は、
    第１マトリックスを用いて、少なくとも２つの第１入力信号に応答して少なくとも２つの第１出力信号を生成することであって、該第１マトリックスは、Ｍ_１個の行と、Ｎ_１個の列とを有し、Ｍ_１は、入力の個数であり、Ｎ_１は、出力の個数であり、該少なくとも２つの第１出力信号の各々は、それぞれの出力チャンネルにおける出力に関し、該第１マトリックスは、該少なくとも２つの第１入力信号の位相が一致しない条件を、あたかも該少なくとも２つの第１入力信号が非相関であるように処理し、該位相が一致しない該少なくとも２つの第１入力信号を各出力チャンネルに等しく出力する、ことと、
    第２マトリックスを用いて、少なくとも１つの第２入力信号に応答して少なくとも１つの第２出力信号を生成することであって、該第２マトリックスは、Ｍ_２個の行と、Ｎ_２個の列とを有し、Ｍ_２は、入力の個数であり、Ｎ_２は、出力の個数であり、該少なくとも１つの第２出力信号の各々は、それぞれの出力チャンネルにおける出力に関する、ことと、
    該少なくとも２つの第１出力信号のうちの少なくとも１つの第１出力信号の各々と、それぞれの出力チャンネルにおける出力に関する該少なくとも１つの第２出力信号のうちの関連した１つの第２出力信号とを結合することにより、スピーカ信号を生成することと、
    該少なくとも２つの第１入力信号のうちの少なくとも１つの第１入力信号の各々と、それぞれの出力チャンネルにおける出力に関する該少なくとも２つの第１出力信号のうちの関連した１つの第１出力信号とを結合することにより、スピーカ信号を生成することと
    を包含し、
    Ｎ_１は、Ｎ_２と異なり、
    Ｎ_１にＮ_２を加算した値は、サウンド処理システムに対する複数の出力チャンネルの総数よりも大きい、方法。
15. 前記少なくとも２つの第１出力信号は、第１側面左出力信号を含み、
    前記少なくとも１つの第２出力信号は、第２側面左出力信号を含む、請求項１４に記載の方法。
16. 中央信号を遅延させることと、
    入力中央信号をフィルタリングすることと、
    フィルタリングされ、かつ、遅延された中央信号を前記第１側面左出力信号と前記第２側面左出力信号とに加算することと
    をさらに包含する、請求項１５に記載の方法。
17. 前記少なくとも２つの第１出力信号は、第１後方左出力信号を含み、
    前記少なくとも１つの第２出力信号は、第２後方左出力信号を含む、請求項１４に記載の方法。
18. 中央信号を遅延させることと、
    該中央信号をフィルタリングすることと、
    該フィルタリングされた中央信号を遅延させることと、
    該フィルタリングされ、かつ、遅延された中央信号を前記第１後方左出力信号と前記第２後方左出力信号とに加算することと
    をさらに包含する、請求項１７に記載の方法。
19. 前記少なくとも２つの第１出力信号は、中央信号を含み、
    入力中央信号を該中央信号にミキシングすることにより、出力信号を生成することをさらに包含する、請求項１４に記載の方法。
20. 前記第１マトリックスは、前記サウンド処理システム内の他のマトリックスのいずれとも共通の入力信号を有していない、請求項１４に記載の方法。

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