JP6359883B2 - ２チャネルオーディオシステムにおけるステレオフィールド強化のための方法およびシステム - Google Patents

Description

本発明は、２チャネルオーディオ入力信号を、ディジタル処理するための方法、およびシステムに関する。具体的には、いくつかの実施形態においては、２チャネルオーディオシステムにおいて、聞く人に対して、スタジオ品質の音響を、十分な臨場感をもって再生することができるように、２チャネルオーディオ入力信号をディジタル処理することに関する。

立体音響、すなわちステレオ音響は、音響の方向を知覚できるようにして、音響の再生を行う方法である。このことは、２つ以上のスピーカを介して、２つ以上のオーディオチャネルを使用し、音響が様々な方向からきているという印象を与えることにより、達成することができる。今日では、ステレオ音響は、ラジオ、ＴＶ、コンピュータ、およびモバイル装置等の娯楽システムにおいて一般的である。

２チャネルオーディオシステムにおいては、理想的なステレオ再生を行うためには、聞く人に対して、２つのスピーカを慎重に配置することが必要である。
最良の結果は、２つの同様のスピーカを使用して、それらを、６０度の等角度の正三角形を形成するように、聞く人の前方に、聞く人から等距離に配置することにより得られる。

しかしながら、このような構成は、常に可能ではなく、また、望ましくないことがある。例えば、多くのステレオスピーカーやシステムは、ラジカセ、サウンドバー、携帯電話機、またはコンピュータまたは他の装置に埋め込まれたスピーカ等、一体型ユニットを備えている。更に、部屋の形状によっては、２つのスピーカを，聞く人から等距離に配置することができない場合がある。これらの、理想的ではない状況においては、聞く人は、ステレオオーディオ信号を完全に理解することはできないか、または知覚することができない。

これらの問題を解消させるために、ステレオオーディオシステムに、「ステレオ幅」制御技術を導入することができる。ステレオ幅を制御して、ミッド／サイド（「Ｍ／Ｓ」）処理を施すことにより、ステレオ信号のイメージ幅を、拡大または縮小させることができる。この幅が調整される場合と、中央の音は中央に残り、いずれかの側が、内側に引っ張られたり、外側に押し出されたりする。具体的には、中央信号に対する側信号の相対的なレベルを増大させることによって、スピーカシステムのステレオ幅を、増大させるか、また中央信号に対する側信号の相対的なレベルを減少させることによって、スピーカシステムのステレオ幅を、減少させることができる。

しかし、異なるオーディオ信号は、異なる量の側信号を有しているので、現在の静的ステレオ幅調整の方法は、理想的ではない。従って、中央信号に対して、側信号のステレオ幅の調整を絶えず制御して、一貫した臨場感のあるステレオオーディオシステムを創造することは、有益であると考えられる。

本発明は、中央信号と側信号との関係を動的に制御し、入力信号の量を維持したまま、ステレオ幅を調整することができる方法、およびシステムを提供することにより、上述した現存する要求を満足させるものである。

従って、まず広義で述べると、一般的に説明すれば、２チャネルオーディオ入力信号は、第１の遮断周波数に基づいて、低周波数信号と高域周波数信号とに分離される。これにより、低周波数信号の位相関係を維持することができる。多くの場合には、周波数が低いほど、音の原点を決定することが困難になる。従って、低い周波数に対しては、ステレオ幅を調整する必要はなく、２つのスピーカの双方に対して、低い周波数の再生を、等しく課することに意味がある。

高域周波数信号は、中央信号と側信号とに、更に分離される。中央信号は、右チャネルの高域周波数信号と、左チャネルの高域周波数信号との和である。側信号は、右チャネル高域周波数信号と、反転した左チャネル高域周波数信号との和である。中央信号は処理され、それを検出信号として使用して、側信号を動的に変調し、これにより、高域周波数信号のステレオ幅を調整することができる。換言すれば、変調された中央信号、または検出信号は、側信号の変調の強度を決定する。その結果得られる利得変調された側信号は、音響の一貫した臨場感を、聞く人に対して与えることができる。

少なくとも１つの実施形態においては、利得変調された側信号（利得変調側信号）は、更に、メイクアップ利得によって調整される。メイクアップ利得は、側信号のレベルが元の側信号のレベル以上であることを保証する。更に、側信号の利得変調は、利得低減上限によって決めることができる。この利得低減上限は、本発明の少なくとも１つの実施形態においては、メイクアップ利得に関係づけることができる。これは、例えば、８ｄＢの側信号強化が希望される場合には、変調時の利得の低下は、８ｄＢを超えないことを保証するものである。従って、本来のステレオ効果が失われることはない。

その結果得られた利得変調側信号と中央信号とは、その後、再合成される。いくつかの実施形態においては、前の低周波数信号は、この段階で再合成され、最終出力信号が生成される。他の実施形態においては、利得変調側信号と再合成して処理された高域周波数信号は、更に処理され、高周波数信号には、中域周波数信号に対する相対的な遅延が与えられる。

従って、処理された高域周波数信号は、少なくとも１つの他の実施形態においては、第２のフィルタに送信される。第２のフィルタは、処理された高域周波数信号を、第２の遮断周波数に基づいて、高周波数信号と中域周波数信号とに分離する。高周波数信号は、遅延モジュールを介して送信され、遅延モジュールは、右または左チャネル、または左右チャネルの両方に対して、９９９サンプルまでの遅延を与える。この実施形態においては、遅延された高周波数信号と、中域周波数信号と、低周波数信号とは、再合成され、最終出力信号が生成される。最終出力信号は、出力装置に送信されて再生されるか、または更なる追加的処理（限定的でない例として、ダイナミックレンジ処理等）が施される。

本発明の上記した目的、および他の目的、特徴、および利点は、添付の図面、並びに詳細な説明を理解することにより、より明確になると思う。

本発明の本質を完全に理解するためには、添付図面に関連して行う以下の詳細な説明を参照されたい。

本発明によるステレオフィールド強化方法の好適な１つの実施形態のブロック図である。 本発明のステレオフィールド強化方法の好適な別の実施形態のブロック図であり、この場合には、高周波数信号を遅延させるステップを含んでいる。 本発明のステレオフィールド強化システムの、好適な更に別の実施形態のブロック図である。 本発明のステレオフィールド強化システムの、好適な更に別の実施形態のブロック図であり、この場合には、遅延モジュールを更に備えている。 本発明のステレオフィールド強化システムの、好適な更に別の実施形態のブロック図であり、この場合には、特定の電子回路、および部品を使用している。

いくつかの図面を通して、同一の符号は、同様の部分を示している。

添付の図面に示すように、本発明は、２チャネルオーディオシステムにおけるステレオフィールド強化のためのシステムおよび方法に関する。

図１は、本発明の１つの好適な実施形態のステップを示す図である。この実施形態においては、２チャネルオーディオ入力信号は、まずステップ１０において、第１の遮断周波数を使用して、低周波数信号と高域周波数信号とに分離される。得られた低周波数信号は、第１の遮断周波数より低い周波数を有している。同様に、得られた高域周波数信号は、第１の遮断周波数よりも高い周波数を有している。少なくとも１つの実施形態においては、第１の遮断周波数は、２０〜１０００Ｈｚの間にある。第１の遮断周波数は、少なくとも１つの実施形態においては、更に調整することができる。オーディオ入力信号は、少なくとも１つの実施形態においては、選択された周波数をフィルタ処理するようになっている回路を備える少なくとも１つの電子フィルタを使用することにより分離される。オーディオ入力信号はまた、他の適切な回路、および／または回路構成によって分離することもできる。

高域周波数信号は、ステップ１１において、中央信号と側信号とに更に分離される。オーディオ入力信号、および得られた高域周波数信号は、右チャネル信号と左チャネル信号とを備えている。従って、中央信号は、右チャネル信号と左チャネル信号との和を備えている。対照的に、側信号は、右チャネルと反転した左チャネル信号との和を備えている。すなわち、右チャネル信号から、左チャネル信号が減算される。高域周波数信号は、Ｍ／Ｓのスプリッタ回路を使用して、中央信号と側信号とに分離される。具体的には、Ｍ／Ｓのスプリッタ回路は、左右のチャネルの信号の和回路と差回路とを備えることができる。和回路は、右信号と左信号とを加えて中央信号を生成する回路である。また差回路は、それと対応して、右信号から左信号を減算して側信号を生成する回路である。高域周波数信号は、他の適切な回路、および／または回路構成によって分離することもできる。

中央信号は、ステップ１２において、検出モジュールによって更に処理され、検出信号が生成される。少なくとも１つの実施形態においては、検出モジュールは、少なくとも２つのシェルビングフィルタ（例えば、ローシェルフフィルタおよびハイシェルフフィルタ）を備えている。検出信号は、圧縮モジュールにおいて、変調用に使用される。圧縮モジュールは、ステップ１３において、側信号の利得を調整し、利得変調された側信号（利得変調側信号）を生成する。更に、側信号の利得は、可変利得低減上限によって制限することができる。可変利得低減上限は、一般的に０〜１２ｄＢの間にすることができる。利得変調側信号は、ステップ１４において、メイクアップ利得を使用して、更に調整される。ステップ１３における可変利得低減上限は、ステップ１４において、メイクアップ利得に対応するように更に設定することができる。これにより、最終出力が、元の側信号以上であることを保証することによって、変調された側信号の出力音量を保存することができる。少なくとも１つの実施形態においては、圧縮モジュールは、ダイナミックレンジ圧縮モジュールを備えている。具体的には、圧縮モジュールは、自動利得制御器を備えることができる。圧縮モジュールは、上記したような、利得変調に適する他の回路、および／または回路構成を更に備えることができる。

ステップ１０における低周波数信号と、ステップ１１における中央信号と、ステップ１４における、メイクアップ利得で利得調整された利得変調側信号とは、ステップ１５において、すべて合成されて、最終出力信号が生成される。この最終出力信号は、入力された中央信号に基づいて、動的に変調された側信号を有する入力信号である。換言すれば、得られた出力信号においては、入力信号のステレオ幅は、動的に調整されている。少なくとも１つの実施形態においては、信号は、電子ミキサまたは他のミキサを使用して合成される。ミキサは、２つ以上の電子信号を１つの合成出力信号に合成する電気回路であってもよい。

図２は、別の好適な実施形態に含まれる、本発明の追加的なステップを示す。図１に示す実施形態と同様に、２チャネルのオーディオ入力信号は、ステップ１０において、第１の遮断周波数を使用して、低周波数信号と高域周波数信号とに最初に分離される。次いで高域周波数信号は、ステップ１１において、中央信号と側信号とに分離される。中央信号は、ステップ１２において、検出モジュールを使用して処理され、検出信号が生成される。側信号の利得は、ステップ１３において、検出信号により、圧縮モジュールの中で変調され、利得変調側信号が生成される。利得変調側信号は、その後、ステップ１４において、メイクアップ利得を使用して調整される。

中央信号および利得変調側信号は、ステップ２０において合成され、処理された高域周波数信号が生成される。信号は、ミキサ、または上述のような他の電気回路によって合成することができる。

特定の用途においては、高周波数情報に、中域周波数に対する遅延を更に与えることにより、ステレオフィールドに適合するように更に調整することが望ましい場合がある。この場合には、処理された高域周波数信号は、ステップ２１において、第２の遮断周波数を使用して、高周波数信号と中域周波数信号とに、更に分離される。第２の遮断周波数よりも高い周波数は、高周波数信号に分離され、第２の遮断周波数よりも低い周波数は、中域周波数の信号に分離される。第２の遮断周波数は、一般的に、１〜２０ｋＨｚの間とすることができる。第２の遮断周波数は、本発明の少なくとも１つの実施形態においては、可変であってもよい。処理された高周波数信号は、電子フィルタ、または他の適切な回路および／または回路構成によって分離することもできる。

得られた高周波数信号は、ステップ２２において、遅延モジュールを使用して遅延が与えられ、遅延高周波数信号が生成される。遅延間隔は、本発明の少なくとも１つの実施形態においては、１〜９９９サンプルの間であってよい。遅延は可変であってもよい。遅延モジュールは、左サブモジュール、および／または右サブモジュールを更に備えることができる。これらのサブモジュールは、左および／または右の高周波数チャネルを、選択的にか、または両方に遅延を与えることができる。少なくとも１つの実施形態においては、遅延モジュールは、信号を遅延させる、くし形フィルタを備えることができる。他の実施形態においては、遅延モジュールは、オーディオ信号を遅延させるための適切な回路、および／または回路構成を備えることができる。

ステップ１０における低周波数信号、ステップ２１における中域周波数信号、およびステップ２２における遅延高周波数信号は、ステップ２３において、全て合成され、最終出力信号が生成される。この実施形態においては、最終出力信号は、中央信号に基づいて動的に変調され側信号が、入力信号に加えられた信号である。処理された信号の高周波数部分は、更に、中域周波数に対して遅延が与えられる。少なくとも１つの実施形態においては、この信号は、ミキサの中で再び合成される。この信号はまた、複数のオーディオ信号を合成するための適切な回路、および／または回路構成によって合成することもできる。

図３は、本発明の少なくとも１つの好適な実施形態のシステムを示す。この実施形態においては、システムは、一般に、入力装置１００、第１のフィルタ１０１、Ｍ／Ｓスプリッタ１０２、検出モジュール１０３、圧縮モジュール１０４、処理モジュール１０５、および出力装置１０６を備えている。

入力装置１００は、少なくとも部分的には、２チャネルオーディオ入力信号２００を第１のフィルタ１０１に送信するようになっている。入力装置１００は、オーディオ再生用に構成されたオーディオ装置の少なくとも一部を備えることができる。入力装置１００は、ステレオシステム、携帯型音楽プレーヤ、携帯機器、コンピュータ、サウンドカードまたはオーディオカード、およびオーディオ再生するのに適した他の装置、または電子回路の任意の組み合わせを備えることができる。

第１のフィルタ１０１は、第１の遮断周波数に基づいて、２チャネルオーディオ入力信号２００をフィルタ処理するか、または分離して高域周波数信号２０１と低周波数信号２０２とを生成するようになっている。高域周波数信号２０１は、Ｍ／Ｓスプリッタ１０２に送信され、低周波数信号２０２は、処理モジュール１０５に送信される。高域周波数信号２０１は、第１の遮断周波数より高い周波数を備えている。同様に、低周波数信号２０２は、第１の遮断周波数より低い周波数を備えている。第１のフィルタ１０１は、更に、設定可能かまたは可変の第１の遮断周波数を有するように構成することができる。少なくとも１つの実施形態においては、第１のフィルタ１０１は、一般的に、２０〜１０００Ｈｚの間で可変の第１の遮断周波数を備えることができる。他の実施形態においては、第１のフィルタ１０１は、一般的に、２０〜１０００Ｈｚの間に静的に設定された第１の遮断周波数を備えることができる。第１のフィルタ１０１は、２チャネルオーディオ入力信号２００を、フィルタ処理するか、または分離して、高域周波数信号２０１と低周波数信号２０２とにするように構成された電子回路、またはそれらの回路の組み合わせを備えることができる。少なくとも１つの実施形態においては、第１のフィルタ１０１は、周波数バイパスクロスオーバを備え、これを使用して、高域周波数信号２０１から低周波数信号２０２を分離することができる。

Ｍ／Ｓスプリッタ１０２は、高域周波数信号２０１を、側信号２０３と中央信号２０４とに分離するようになっている。側信号２０３は、圧縮モジュール１０４に送信され、中央信号２０４は、処理モジュール１０５と検出モジュール１０３とに送信される。２チャネル入力オーディオ信号２００、およびそれから得られる信号（高域周波数信号２０１等）は、左チャネル信号と右チャネル信号とを備えている。中央信号２０４は、右チャネル信号と左チャネル信号との和を備えている。側信号２０３は、右チャネル信号と反転した左チャネル信号との和を備えている。従って、Ｍ／Ｓスプリッタ１０２は、右チャネル信号と左チャネル信号とを備える高域周波数信号２０１を、中央信号と側信号とに分離するように構成された回路、および／またはそれら回路の組み合わせを備えている。少なくとも１つの実施形態においては、Ｍ／Ｓスプリッタ１０２は、和回路と差回路とを有する。他の実施形態においては、Ｍ／Ｓスプリッタ１０２は、加算器回路と反転回路とを備えることができる。

検出モジュール１０３は、中央信号２０４を変調して検出信号２０６を生成するようになっている。検出信号２０６は、次いで、圧縮モジュール１０４に送信される。少なくとも１つの実施形態においては、検出モジュールは、少なくとも２つのシェルビングフィルタを備える。具体的には、少なくとも１つの実施形態においては、検出モジュールは、ローシェルフフィルタとハイシェルフフィルタとを備え、これらのフィルタは、中央信号２０４の中の高周波数と低周波数の間に２４ｄＢの偏差を形成し、検出信号２０６を生成するようになっている。

圧縮モジュール１０４は、検出信号２０６に基づいて側信号２０３を変調し、利得変調側信号２０７を生成するようになっている。換言すれば、検出信号２０６は、圧縮モジュール１０４の、側信号２０７に対する変調強度を決定する。少なくとも１つの実施形態においては、圧縮モジュール１０４は、更に、可変利得低減上限を有するようになっている。従って、利得低減の上限によって、側信号２０７は、所定のｄＢレベルより低減されないことが保証される。少なくとも１つの実施形態においては、利得低減の上限は、一般的に０〜１２ｄＢの間にある。圧縮モジュールは、更に、処理モジュール１０５の中で設定されるメイクアップ利得に対応する可変利得低減上限を有するように構成することができる。いくつかの実施形態においては、利得低減上限を、静的に設定することができる。圧縮モジュールは、ダイナミックレンジ圧縮を行うようになっている、任意の装置、または同様の回路の任意の組み合わせを備えることができる。

処理モジュール１０５は、低周波数信号２０２と、中央信号２０４と、利得変調側信号２０７とを合成して、最終出力信号２０８を生成するようになっている。少なくとも１つの実施形態においては、処理モジュール１０５は、上記の信号を合成する前に、更に、メイクアップ利得を使用して、利得変調側信号２０７を調整するように構成することもできる。他の実施形態においては、メイクアップ利得は、圧縮モジュール１０４の中から得られる利得変調側信号２０７に適合するように調整される。少なくとも１つの実施形態においては、圧縮モジュール１０４は、処理モジュール１０５の中で設定されるか、構成されるメイクアップ利得に対応する可変利得低減上限を有する。これにより、利得変調側信号２０７は、元の側信号２０３以上の出力レベルであることが保証される。例えば、８ｄＢの側信号強化が設定されている場合には、圧縮モジュール１０４は、側信号２０３を、８ｄＢを超えて利得を減少させることはない。処理モジュール１０５は、上記した信号を合成するように構成されている回路（限定的でない例として、ミキサ）、または同様の回路の組み合わせを備えることができる。処理モジュール１０５は、メイクアップ利得を使用して信号２０７を調整する回路、または同様の回路の組み合わせを、更に備えることができる。

少なくとも１つの実施形態においては、処理モジュール１０５は、中央信号２０４を合成するのではなく、信号２０１から直接に得られる中央信号または情報を再合成し、最終出力信号２０８を生成こともできる。これについては、図５に示してある。従って、処理モジュール１０５は、２０１から得られる中央情報と、低周波数信号２０２と、利得変調側信号２０７とを合成し、最終出力信号２０８を生成するのに適切な代替的回路、または同様の回路の組み合わせを備えることができる。

出力装置１０６は、最終出力信号２０８を更に処理するように構成することができる。少なくとも１つの実施形態においては、出力装置１０６は、最終出力信号２０８のステレオフィールド強化ダイナミックレンジ処理機能を備えることができる。

図４は、第２のフィルタ１５０、遅延モジュール１５１、および合成モジュール１５２を更に備える本発明の実施形態のシステムを示す。これらの追加成分によって、中域周波数信号に対して、高周波数信号に遅延を与えることが望ましい用途の場合には、この遅延を生成することが容易になる。

この実施形態においては、本発明のシステムは、同様に、入力装置１００を備え、入力装置１００は、２チャネルオーディオ入力信号２００を第１のフィルタ１０１に送信するようになっている。第１のフィルタ１０１は、第１の遮断周波数に基づいて、２チャネルオーディオ入力信号２００を、高域周波数信号２０１と低周波数信号２０２とに分離するようになっている。高域周波数信号２０１は、Ｍ／Ｓスプリッタ１０２に送信され、低周波数信号２０２は、合成モジュール１５２に送信される。Ｍ／Ｓスプリッタ１０２は、高域周波数信号２０１を、側信号２０３と中央信号２０４とに分離するようになっている。側信号２０３は、圧縮モジュール１０４に送信され、中央信号２０４は、処理モジュール１０５に送信される。検出モジュール１０３は、図３に示す以前の実施形態と同様に、中央信号２０４を変形して検出信号２０６を生成するようになっている。圧縮モジュール１０４は、同様に、検出信号２０６に基づいて、側信号２０３を変調して、利得変調側信号２０７を生成するようになっている。

処理モジュール１０５は、中央信号２０４と利得変調側信号２０７とを合成し、処理された高域周波数信号２５０を生成する。処理された高域周波数信号２５０は、第２のフィルタ１５０に送信される。処理モジュール１０５はまた、メイクアップ利得を使用して、利得変調側信号２０７を調整するように構成することができる。他の実施形態においては、メイクアップ利得は、圧縮モジュール１０４から得られる利得変調側信号２０７に適合するように調整される。少なくとも１つの実施形態においては、圧縮モジュール１０４は、処理モジュール１０５の中で、設定または構成されるメイクアップ利得に対応する可変利得低減上限を有する。これにより、利得変調側信号２０７は、元の側信号２０３以上の出力レベルであることが保証される。処理モジュール１０５は、信号２０４および２０７を合成するようになっている回路（限定的でない例として、ミキサ等）、または同様の回路の組み合わせを備えることができる。処理モジュール１０５は、更に、メイクアップ利得を使用して信号２０７を調整するための回路、または同様の回路の組み合わせを備えることができる。

少なくとも１つの実施形態においては、処理モジュール１０５は、中央信号２０４を合成するのではなくて、信号２０１から直接に得られる中央信号または情報を再合成して、処理された高周波数信号を生成することができる。これは、図５に示してある。従って、処理モジュール１０５は、信号２０１から得られる中央情報と利得変調側信号とを合成して信号２５０を生成するための適切な代替的回路、または同様の回路の組み合わせを備えることができる。

第２のフィルタ１５０は、第２の遮断周波数を使用して 処理された高域周波数信号２５０をフィルタ処理するか、または分離して、高周波数信号２５１と中域周波数信号２５２とにするようになっている。高周波数信号２５１は、遅延モジュール１５１に送信され、中域周波数信号２５２は、合成モジュール１５２に送信される。高周波数信号２５１は、第２の遮断周波数より高い周波数を備えている。同様に、中域周波数信号２５２は、第２の遮断周波数より低い周波数を備えている。第２のフィルタ１５０は、可変または設定可能な第２の遮断周波数を有するように構成することができる。少なくとも１つの実施形態においては、第２のフィルタ１５０は、一般的に、１〜２０ｋＨｚの間で可変な第２の遮断周波数を備えることができる。他の実施形態においては、第２のフィルタ１５０は、一般的に１〜２０ｋＨｚの間に静的に設定された第２の遮断周波数を備えることができる。第２のフィルタ１５０は、処理された高域周波数入力信号２５０を、高周波数信号２５１と中域周波数信号２５２とにフィルタ処理するか、または分離するようになっている電子回路、またはそれらの回路の組み合わせを備えることができる。少なくとも１つの実施形態においては、第２のフィルタ１５０は、周波数バイパスクロスオーバを備え、これを使用して、高周波数信号２５１から中域周波数信号２５２を分離することができる。

遅延モジュール１５１は、高周波数信号２５１を遅延させて、遅延高周波数信号２５３を生成するようになっている。遅延高周波数信号２５３は、合成モジュール１５２に送信される。遅延モジュール１５１は、一般的に、１〜９９９のサンプル間で可変な遅延間隔を与えるように、更に構成することができる。他の実施形態においては、遅延モジュール１５１は、一般的に、１〜９９９サンプルの時間間隔の静的遅延間隔を備えることができる。少なくとも１つの実施形態においては、遅延モジュール１５１は、高周波数信号２５３の左または右のチャネルを、選択的に遅延させることができる。遅延モジュール１５１は、高周波数信号２５３の左右チャネルの両方を遅延させることもできる。これにより、遅延モジュール１５１は、くし型フィルタ効果と音響位相の相関解除を行うことができる。これは、聞く人に対して、より快適なステレオ音響場臨場感を提供するのに有効である可能性がある。遅延モジュール１５１は、遅延信号を生成するようになっている任意の回路、または同様の回路の任意の組み合わせを備えることができる。少なくとも１つの実施形態においては、遅延モジュール１５１は、くし形フィルタを備えることができる。

合成モジュール１５２は、低周波数信号２０２と、中域周波数信号２５２と、遅延高周波数信号２５３とを合成し、最終出力信号２０８を形成するようになっている。合成モジュール１５２は、信号２０２、２５２、および２５３を合成するようになっている回路（限定的でない例として、ミキサ等）、または同様の回路の組み合わせを備えている。出力信号２０８は、出力装置１０６に送信される。出力装置１０６は、信号を更に処理するように構成することができる。少なくとも１つの実施形態においては、出力装置１０６は、最終出力信号２０８のダイナミックレンジ処理を行うようになっていてもよい。

図５に示すように、フィルタ、スプリッタ、モジュール、ミキサ、装置、および本発明の他の構成要素は、様々な実施形態をとることができる。本発明は、これらの変形例を含むことができるが、これらに限定されるものではない。

入力装置１００は、右チャネルと左チャネルとを含む２チャネルオーディオ入力信号２００を生成するようになっている任意の装置を備えることができる。入力装置１００は、ステレオシステムを備えることができる。ステレオシステムには、家庭娯楽システム、携帯型音楽プレーヤ（例えば、ＭＰ３プレーヤ等）、無線信号を受信可能なラジオまたは装置（ＦＭ、ＡＭ、またはＸＭ受信機等）、サウンドカードやオーディオカードを含むことができるコンピュータ、または電話やタブレット等の移動装置が含まれる。

第１のフィルタ１０１は、第１の遮断周波数に基づいて、入力信号を分離するようになっている任意の回路、または同様の回路の任意の組み合わせを備えることができる。少なくとも１つの実施形態においては、第１のフィルタ１０１は、オーディオクロスオーバ１０１’を備えている。オーディオクロスオーバ１０１’は、低周波数、または第１の遮断周波数より低い周波数を、信号２０２として通過させる。一方、第１の遮断周波数より高い周波数は、信号２０１として、更なる処理が施される。第２のフィルタ１５０は、第２の遮断周波数に基づいて入力信号を分離するようになっている類似の回路（オーディオクロスオーバ等）を使用することができる。

Ｍ／Ｓスプリッタ１０２は、右チャネルと左チャネルとを備えるステレオ信号を、中央信号と側信号とに分離するようになっている。中央信号は、左右のチャネルの信号を加算することにより生成される。側信号は、左チャネル信号を反転し、その反転した左チャネル信号に、右チャネル信号を加算することによって生成される。従って、Ｍ／Ｓスプリッタ１０２の少なくとも１つの実施形態は、和および差回路１０２’を備えている。少なくとも１つの実施形態においては、和および差回路１０２’は、２チャネルオーディオ信号から、中央信号および側信号を生成するようになっている加算器、およびインバータを備えることができる。

検出モジュール１０３、信号２０４、および信号２０６は、本発明の少なくとも１つの実施形態においては、側鎖路を形成している。少なくとも１つの実施形態においては、検出モジュール１０３は、ローシェルフフィルタおよびハイシェルフフィルタ１０３’を備えている。ローシェルフフィルタおよびハイシェルフフィルタ１０３’は、協同して、中央信号２０４の中の高周波数と低周波数との間に２４ｄＢの偏差を生成し、検出信号２０６を生成する。圧縮モジュール１０４は、検出信号２０６を使用して、入力側信号２０３の利得を調整する。少なくとも１つの実施形態においては、圧縮モジュール１０４は、自動利得制御器１０４’（「ＡＧＣ」）を備えている。ＡＧＣ１０４’は、標準的なダイナミックレンジ圧縮の制御機能（閾値、比、アタックおよびリリース等）を備えることができる。閾値によって、ＡＧＣ１０４’は、側信号２０３の振幅がある閾値を超えた場合には、その側信号２０３のレベルを低下させることができる。比によって、ＡＧＣ１０４’は、利得を、その比によって決定される値に低減することができる。アタックおよびリリースは、ＡＧＣ１０４’の応答速度を決定する。アタック段階は、閾値によって決定されるレベルに至るまで、ＡＧＣ１０４’が利得を低減させている期間である。リリース段階は、比によって決定されるレベルに至るまで、ＡＧＣ１０４’が利得を増加させている期間である。ＡＧＣ１０４’は、出力応答曲線または利得変調側信号２０７の中の、屈曲を制御するための、ソフトニー（ｓｏｆｔ ｋｎｅｅ）、およびハードニー（ｈａｒｄ ｋｎｅｅ）、およびその他のダイナミックレンジ圧縮制御機能等の、特徴的な機能も備えている。いくつかの実施形態においては、ＡＧＣ１０４’の中における利得変調側信号２０７に、メイクアップ利得が付加される。また、ＡＧＣ１０４’は、メイクアップ利得に対応する利得低減上限を備えることができる。少なくとも１つの実施形態においては、利得低減上限は、０〜１２ｄＢの範囲で変化させることができる。圧縮モジュール１０４は、他の利得低減装置、または圧縮機を備えることができる。

処理モジュール１０５は、利得変調側信号２０７を、以前の信号２０１から得られる中央情報と合成するようになっている。あるいは、処理モジュール１０５はまた、利得変調側信号２０７を、中央信号２０４と再合成することもできる。異なる回路経路であることにかかわらず、処理モジュール１０５は、先に第１のフィルタ１０１、およびＭ／Ｓスプリッタ１０２によって分離された信号または情報を再合成するようになっている。従って、本発明の少なくとも１つの実施形態においては、処理モジュール１０５は、ミキサ１０５’を備えることができる。ミキサ１０５’は、２つ以上の信号を１つの合成信号に合成するようになっている電子ミキサであってよい。同様に、合成モジュール１５２はまた、類似のミキサ１５２’を備え、この類似のミキサ１５２’は、２つ以上の信号を合成するようになっている電子ミキサであってもよい。

遅延モジュール１５１は、高周波数信号２５１を遅延させるようになっている。遅延モジュールは、信号２５１の左チャネル、および／または右チャネルを、選択的に遅延させることができる。従って、遅延モジュール１５１は、左および右遅延回路１５１’を備えることができる。左および右遅延回路１５１’は、信号の遅延を生じさせるようになっている構成成分を備えることができる。遅延は、１〜９９９サンプルの範囲で可変であるか、または固定されていてもよい。遅延回路１５１’は、例えば、ディジタルおよび／またはアナログシステムを備えることができ、このシステムは、例えば、限定的でない例として、記憶バッファに信号を記録し、その後にタイミングパラメータに基づいてその記憶されているオーディオ信号を再生する、ディジタル信号処理装置である。この場合、タイミングパラメータは、１〜９９９サンプルの範囲にあることが望ましい。

ここで説明した、本発明の好適な実施形態の詳細に対しては、多くの修正、変形、および変態が可能であるので、上記で説明し、添付図面で示したすべての事項は、例示目的のためであって、限定的意図を有しないものである。従って、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲と、それらの法的均等物によって決定されるべきである。

優先権の主張
本出願は、合衆国コード３５、１１９（ｅ）に基づき、合衆国特許および商標局において現在係属中の仮特許出願（係属番号６１／８３４，０６３（２０１３年６月１２日出願））に対する優先権を主張するものであり、前記仮出願は、参照用として、本明細書に組み込まれる。

これで、本発明の説明を終了する。

１００ 入力装置
１０１ 第１のフィルタ
１０１’ オーディオクロスオーバ
１０２ Ｍ／Ｓスプリッタ
１０２’ 和および差回路
１０３ 検出モジュール
１０３’ローシェルフフィルタおよびハイシェルフフィルタ
１０４ 圧縮モジュール
１０４’ 自動利得制御器
１０５ 処理モジュール
１０５’ ミキサ
１０６ 出力装置
１５０ 第２のフィルタ
１５０’
１５１ 遅延モジュール
１５１’左および右遅延回路
１５２ 合成モジュール
１５２’ミキサ
２００ ２チャネルオーディオ入力信号
２０１ 高域周波数信号
２０２ 低周波数信号
２０３ 側信号
２０４ 中央信号
２０６ 検出信号
２０７ 利得変調側信号
２０８ 最終出力信号
２５０ 処理された高域周波数信号
２５１ 高周波数信号
２５２ 中域周波数信号
２５３ 遅延高周波数信号

Claims (36)

1. ２チャネルオーディオシステムにおけるステレオフィールド強化のための方法であって、
   ２チャネルオーディオ入力信号を、第１の遮断周波数を使用して低周波数信号と高域周波数信号とに分離するステップと、
   前記高域周波数信号を、中央信号と側信号とに分離するステップと、
   前記中央信号を、検出モジュールを使用して処理し、検出信号を生成するステップと、
   前記側信号の利得を、圧縮モジュールを使用して、前記検出信号によって調整し、利得変調側信号を生成するステップと、
   前記利得変調側信号を、メイクアップ利得を使用して調整するステップとを備えていることを特徴とする方法。
2. 前記低周波数信号と、前記中央信号と、前記利得変調側信号とを合成して、最終出力信号を生成するステップを更に備えていることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記中央信号と前記利得変調側信号とを合成し、処理された高域周波数信号を生成するステップを更に備えていることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
4. 前記処理された高域周波数信号を、第２の遮断周波数を使用して、高周波数信号と、中域周波数信号とに分離するステップを更に備えていることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
5. 遅延モジュールを使用して、前記高周波数信号に遅延を与え、遅延高周波数信号を生成するステップを更に備えていることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
6. 前記低周波数信号と、前記中域周波数信号と、前記遅延高周波数信号とを合成して、最終出力信号を生成するステップを更に備えていることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
7. 前記第２の遮断周波数は、概ね１〜２０ｋＨｚの範囲から選択されることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
8. 前記遅延モジュールは、概ね１〜９９９サンプルの範囲から選択される遅延間隔で、前記高周波数信号を遅延させることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
9. 前記第１の遮断周波数は、概ね２０〜１０００Ｈｚの範囲から選択されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
10. 前記２チャネルオーディオ入力信号は、右チャネル信号と左チャネル信号とを備えていることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
11. 前記中央信号は、右チャネル信号と左チャネル信号との和を備えていることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
12. 前記側信号は、右チャネル信号と反転した左チャネル信号との和を備えていることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
13. 前記検出モジュールは、少なくとも２つのシェルビングフィルタを備え、前記少なくとも２つのシェルビングフィルタは、前記中央信号における高周波数信号と低周波数信号との間に、２４ｄＢの偏差を生成するようになっていることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
14. 圧縮モジュールを使用して前記側信号の利得を調整する前記ステップは、可変利得低減上限に制限されていることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
15. 前記圧縮モジュールは、概ね０〜１２ｄＢの範囲から選択される可変利得低減上限を備えていることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
16. 前記圧縮モジュールは、前記メイクアップ利得に対応する可変利得低減上限を備えていることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
17. ２チャネルオーディオシステムにおけるステレオフィールド強化のためのシステムであって、
    ２チャネルオーディオ入力信号と、
    前記２チャネルオーディオ入力信号を、第１の遮断周波数に基づいて、低周波数信号と高域周波数信号とに分離するようになっている第１のフィルタと、
    前記高域周波数信号を、中央信号と側信号とに分離するようになっているＭ／Ｓスプリッタと、
    前記中央信号から検出信号を生成するようになっている検出モジュールと、
    前記側信号を、前記検出信号を使用して変調し、利得変調側信号を生成するようになっている圧縮モジュールと、
    前記低周波数信号と、前記中央信号と、前記利得変調側信号とを合成し、最終出力信号を生成するようになっている処理モジュールとを備えていることを特徴とするシステム。
18. 前記第１のフィルタは、概ね２０〜１０００Ｈｚの範囲から選択される第１の遮断周波数で、更に構成されていることを特徴とする、請求項１７に記載のシステム。
19. 前記２チャネルオーディオ入力信号は、右チャネル信号と左チャネル信号とを備えていることを特徴とする、請求項１７に記載のシステム。
20. 前記中央信号は、右チャネル信号と左チャネル信号との和を備えていることを特徴とする、請求項１９に記載のシステム。
21. 前記側信号は、右チャネル信号と反転した左チャネル信号との和を備えていることを特徴とする、請求項１９に記載のシステム。
22. 前記検出モジュールは、少なくとも２つのシェルビングフィルタを備えていることを特徴とする、請求項１７に記載のシステム。
23. 前記圧縮モジュールは、一般に０〜１２ｄＢの範囲から選択される可変利得低減上限を有するように構成されていることを特徴とする、請求項１７に記載のシステム。
24. 前記処理モジュールは、メイクアップ利得を使用して前記利得変調側信号を調整するように構成されていることを特徴とする、請求項１７に記載のシステム
25. 前記圧縮モジュールは、前記処理モジュールの前記メイクアップ利得に対応した可変利得低減上限を更に有するようになっていることを特徴とする、請求項２４に記載のシステム。
26. ２チャネルオーディオシステムにおけるステレオフィールド強化のためのシステムであって、
    ２チャネルオーディオ入力信号と、
    前記２チャネルオーディオ入力信号を、第１の遮断周波数に基づいて、低周波数信号と高域周波数信号とに分離するようになっている第１のフィルタと、
    前記高域周波数信号を、中央信号と側信号とに分離するようになっているＭ／Ｓスプリッタと、
    前記中央信号から検出信号を生成するようになっている検出モジュールと、
    前記側信号を、前記検出信号を使用して変調し、利得変調側信号を生成するようになっている圧縮モジュールと、
    前記中央信号と、前記利得変調側信号とを合成して、処理された高域周波数信号を生成するようになっている処理モジュールと、
    前記処理された高域周波数信号を、第２の遮断周波数を使用して、高周波数信号と、中域周波数信号とに分離するようになっている第２のフィルタと、
    前記高周波数信号を遅延させて遅延高周波数信号を生成するようになっている遅延モジュールと、
    前記低周波数信号と、前記中域周波数信号と、前記遅延高周波数信号とを合成して、最終出力信号を生成するようになっている合成モジュールとを備えていることを特徴とするシステム。
27. 前記第１の遮断周波数は、概ね２０〜１０００Ｈｚの範囲から選択されることを特徴とする、請求項２６に記載のシステム。
28. 前記第２の遮断周波数は、概ね１〜２０ｋＨｚの範囲から選択されることを特徴とする、請求項２６に記載のシステム。
29. 前記遅延モジュールは、概ね１〜９９９サンプルの範囲から選択される遅延間隔で、前記高周波数信号を遅延させるようになっていることを特徴とする、請求項２６に記載のシステム。
30. 前記２チャネルオーディオ入力信号は、右チャネル信号と左チャネル信号とを備えていることを特徴とする、請求項２６に記載のシステム。
31. 前記中央信号は、右チャネル信号と左チャネル信号との和を備えていることを特徴とする、請求項３０に記載のシステム。
32. 前記側信号は、右チャネル信号と反転した左チャネル信号との和を備えていることを特徴とする、請求項３０に記載のシステム。
33. 前記検出モジュールは、少なくとも２つのシェルビングフィルタを備えていることを特徴とする、請求項２６に記載のシステム。
34. 前記圧縮モジュールは、一般に、０〜１２ｄＢの範囲から選択される可変利得低減上限を有するように更に構成されることを特徴とする、請求項２６に記載のシステム。
35. 前記処理モジュールは、メイクアップ利得を使用して、前記利得変調側信号を更に調整するようになっていることを特徴とする、請求項２６に記載のシステム。
36. 前記圧縮モジュールは、前記処理モジュールの前記メイクアップ利得に対応する可変利得低減上限を更に有するようになっていることを特徴とする、請求項３５に記載のシステム。

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