JP6569571B2 - 信号処理装置及び信号処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、２チャンネルの音楽信号からマルチチャンネルの音楽信号を生成する技術に関する。

従来、聴者を取り囲むように複数のスピーカを配置し、各スピーカから聴者を包み込むように音を出力することで臨場感を高めるマルチチャンネルサラウンド技術がある。マルチチャンネルサラウンド技術における各スピーカの配置位置としては、例えば、センタチャンネルスピーカＣ、左フロントスピーカＬ、右フロントスピーカＲ、左サラウンドスピーカＳＬ及び右サラウンドスピーカＳＲの５台を配置するものがある。左フロントスピーカＬ及び右フロントスピーカＲは、聴者から見て正面の左側及び右側の各々に配置され、聴者の正面左側、真正面あるいは正面右側の音像の定位に用いられる。左サラウンドスピーカＳＬ及び右サラウンドスピーカＳＲの各々は、聴者の左側方（又は左後方）及び右側方（又は右後方）に配置され、聴者の側方や後方の音像の定位や無定位の音の再生に用いられる。センタチャンネルスピーカＣは、聴者の真正面に配置され、例えば映画の台詞のように聴者の正面に定位する音の再生に用いられる。この種のマルチチャンネルサラウンド技術は、例えば、映画館などにおける音響再生に利用されることが多かったが、近年では、所謂ホームシアターやテレビゲームなどにおける再生にも利用されている。

ホームシアターやテレビゲームにおいて臨場感に富んだ音響再生を行うには、再生対象の音響信号がマルチチャンネルサラウンドに対応したものであることが必要となる。このため、従来のステレオ方式で録音が行われた映画ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等を、マルチチャンネルサラウンドに対応した機器で再生したとしても、臨場感のある音を楽しむことができない。そこで、このような問題を解決するために左右の２チャンネルのステレオオーディオ信号に個別のチャンネルを抜き出せるように予め信号処理を施しておき、マルチチャンネルサラウンドシステムの各スピーカに与えるオーディオ信号を生成する技術（以下、アップミキシング技術）が種々提案されている。アップミキシング技術としては、例えば、Ｄｏｌｂｙ Ｐｒｏ Ｌｏｇｉｃ(登録商標)や特許文献１に開示された技術がある。

Ｄｏｌｂｙ Ｐｒｏ Ｌｏｇｉｃ(登録商標)のマトリックス信号処理では、例えば、左右の２チャンネルのオーディオ信号（左チャンネルオーディオ信号及び右チャンネルオーディオ信号）の各々を、ゲイン調整しつつ加算（あるいは減算）してマルチチャンネルサラウンドシステムの各スピーカに与えるオーディオ信号を生成する。例えば、サラウンドスピーカに与えるオーディオ信号は、左チャンネルオーディオ信号から右チャンネルオーディ信号を減算した信号（Ｌ−Ｒ）として生成される。この場合、サラウンドスピーカに与えるオーディオ信号は、左右のチャンネルのオーディオ信号における逆相成分として抜き出される。

米国特許第７００３４６７号公報

上記したＤｏｌｂｙ Ｐｒｏ Ｌｏｇｉｃ(登録商標)等のアップミキシング技術は、映画コンテンツのように台詞やＢＧＭなどが明確に分離している複数の信号を、左右の２ｃｈ信号にダウンミックスする処理には適している。一方で、通常の音楽信号等のダウンミックスされていない音響信号に対して、上記したマトリックス信号処理を行ってチャンネルを拡張すると、例えば、出音タイミングを意図的にずらすための遅延（エフェクト）などが逆相成分（サラウンドチャンネル）の信号であると誤って判断され、意図しない再生処理がなされる虞がある。このため、上記した映画等を対象としたアップミキシング技術とは異なる２チャンネルの音響信号からマルチチャンネルオーディオ信号を生成する技術が求められている。

本願は、上記の課題に鑑み提案されたものであって、２チャンネルの音響信号からマルチチャンネル音響信号を生成することができる信号処理装置及び信号処理方法を提供することを目的とする。

本願に係る信号処理装置は、第１音響信号の信号レベルと、第１音響信号と異なるチャンネルの音響信号である第２音響信号の信号レベルとを用いて演算を実施する演算手段と、演算前の第１音響信号及び第２音響信号のうち、少なくとも一方の信号の信号レベルと、演算手段の演算結果とを比較した結果に基づいて、第１音響信号を出音する位置と、第２音響信号を出音する位置との間の位置から出音するための第３音響信号の成分が、第１音響信号及び第２音響信号に含まれているか否かを判定する判定手段と、第３音響信号の成分が含まれていると判定手段が判定した場合に、第１音響信号及び第２音響信号から第３音響信号を生成する信号生成手段と、を備えることを特徴とする。

当該信号処理装置の判定手段は、２チャンネルの第１音響信号及び第２音響信号の各々の信号レベルと、この２つの信号を演算した値とを比較することで、第３音響信号の成分が含まれているか否かを判定する。第３音響信号の成分が含まれていると判定手段が判定した場合に、信号生成手段は、第１音響信号及び第２音響信号から第３音響信号を生成する。これにより、当該信号処理装置では、演算前の信号と、２つの信号の演算結果とを比較することで第３音響信号の成分の有無を判定しながら、必要に応じて第３音響信号を生成しチャンネル数を拡張することができる。このため、一般的な音楽信号等のマトリックス信号処理等を前提としない音響信号において、２チャンネルの第１音響信号及び第２音響信号から第３音響信号の成分の有無を判定してチャンネル拡張を実施することができる。なお、本願における音響信号としては、音楽信号に限らず、例えば、動画とともに使用される映画用の音響信号を含む。

また、本願に係る信号処理装置において、第１音響信号及び第２音響信号は、フロント側のチャンネルの音響信号であり、演算手段は、第１音響信号及び第２音響信号のどちらか一方の信号レベルから、どちらか他方の信号レベルを減算し、判定手段は、演算手段の演算結果に基づいて、第１音響信号及び第２音響信号に逆相成分が含まれているか否かを判定する逆相判定手段を有し、逆相成分が含まれていると判定した場合に、第１音響信号から第２音響信号を減算した信号を、サラウンドチャンネル信号として出力するサラウンド生成手段を、さらに備える構成でもよい。

当該信号処理装置では、判定手段の逆相判定手段は、演算手段による信号レベルの減算結果を用いた判定で、従来の映画コンテンツ等で使用されているマトリックス信号処理を前提する逆相成分（サラウンド成分など）が第１音響信号及び第２音響信号に含まれているか否かを判定することが可能となる。また、サラウンド生成手段は、逆相判定手段の判定結果に応じて、サラウンドチャンネル信号を生成する。これにより、従来のマトリックス信号処理を前提とした逆相成分を含む音響信号に対しても、チャンネルの拡張処理を実行することが可能となる。

また、本願に係る信号処理装置において、判定手段は、第１音響信号の信号レベルをＡ１、第２音響信号の信号レベルをＡ２とした場合に、（Ａ１＋Ａ２）＞Ａ１、（Ａ１＋Ａ２）＞Ａ２、（Ａ１−Ａ２）＜Ａ１、（Ａ１−Ａ２）＜Ａ２、の４つの条件のうち少なくとも１つの条件を満たす場合に、第１音響信号及び第２音響信号に第３音響信号の成分が含まれていると判定する構成でもよい。

判定手段は、４つの条件式のうち少なくとも１つを満たすと、第１音響信号及び第２音響信号に第３音響信号の成分が同相成分として含まれていると判定する。これにより、同相成分である第３音響信号の成分の有無に応じて、チャンネル拡張を実施できる。

また、逆相判定手段は、第１音響信号の信号レベルをＡ１、第２音響信号の信号レベルをＡ２とした場合に、（Ａ１−Ａ２）＞Ａ１、（Ａ１−Ａ２）＞Ａ２、（Ａ１−Ａ２）＞（Ａ１＋Ａ２）、の３つの条件のうち、少なくとも１つの条件を満たす場合に、第１音響信号及び第２音響信号に逆相成分が含まれていると判定する構成でもよい。

逆相判定手段は、３つの条件式のうち少なくとも１つを満たすと、マトリックス信号処理を前提する逆相成分（サラウンド成分など）が、第１音響信号及び第２音響信号に含まれていると判定する。これにより、逆相成分の有無に応じて、サラウンドチャンネル信号を生成し、チャンネル拡張を実施できる。

また、本願に係る信号処理装置において、逆相判定手段は、第１音響信号の信号レベルと、第２音響信号の信号レベルとを比較し、サラウンドチャンネル信号がステレオ信号かモノラル信号かを判定し、判定結果に応じて複数のサラウンドチャンネルのうち、いずれのチャンネルからサラウンドチャンネル信号を出力するのかを選択する構成でもよい。

逆相判定手段は、第１音響信号と第２音響信号の信号レベルを比較することで、サラウンドチャンネル信号がステレオ信号かモノラル信号かを判定する。そして、判定結果に応じて、生成したサラウンドチャンネル信号を、サラウンドレフト、サラウンドライト、サラウンドバックなどに適切に分配することが可能となる。

また、本願に係る信号処理装置において、判定手段は、第１音響信号及び第２音響信号の信号レベルが基準値以下の場合に、第１音響信号及び第２音響信号に第３音響信号の成分が含まれていると判定する構成でもよい。

例えば、Ｌ，Ｒの２ｃｈの音響信号では、ボーカル曲においては、前奏や間奏においてボーカルの歌声が含まれず信号レベルが小さくなり、センターチャンネルの音響信号成分がＬ，Ｒチャンネルの音響信号に含まれているのか否かを精度よく判定できない虞がある。ここでいう、Ｌ，Ｒチャンネルの音響信号は、第１音響信号及び第２音響信号の一例である。また、センターチャンネルの音響信号成分は、第３音響信号の成分の一例である。判定手段は、第１音響信号及び第２音響信号の信号レベルが規定値以下の場合に、第３音響信号の成分が含まれているものとして処理を実行することで、上記した前奏等においても第３音響信号を抽出することができる。

また、本願に係る信号処理装置において、信号生成手段が抽出した第３音響信号を帯域ごとに分割する帯域分割手段と、帯域分割手段によって分割した各帯域のうち、信号レベルが最も大きくなる帯域を検出する最大レベル検出手段と、最大レベル検出手段によって検出した帯域に対応する信号を、第３音響信号として出力する抽出手段と、をさらに備える構成でもよい。

帯域分割手段は、信号生成手段が抽出した第３音響信号を、複数の帯域に分割する。最大レベル検出手段は、複数の帯域のうち、最も信号レベルが大きい帯域を検出する。抽出手段は、最も信号レベルが大きい帯域の信号を第３音響信号として抽出する。これにより、再生時間毎に変化する最大信号レベルの帯域を検出し、その帯域の音を第３音響信号として出力し適切な帯域の音を強調することができる。

また、本願に係る信号処理装置において、判定手段は、第１音響信号及び第２音響信号がモノラル信号であるか否かを判定するモノラル信号判定手段を有し、モノラル信号判定手段は、第１音響信号及び第２音響信号がモノラル信号である場合に、抽出手段に対して第３音響信号の全帯域を出力するように制御する構成でもよい。

モノラル信号判定手段は、第１音響信号及び第２音響信号がモノラル信号である場合に、第３音響信号として全ての帯域の信号を出力させる。これにより、モノラル信号であるにも係わらず、特定の帯域の音が強調されることを防止することが可能となる。

また、本願に係る発明は、信号処理装置に限らず、２つの音響信号をマルチチャンネルに拡張する信号処理方法としても実施しうるものである。

本願に係る信号処理装置等によれば、２チャンネルの音響信号からマルチチャンネル音響信号を生成することができる。

第１実施形態に係る信号処理装置の接続及びスピーカの配置を示す概略図である。 第１実施形態に係る信号処理装置のブロック図である。 第１実施形態に係る信号処理装置のブロック図である。 センター成分抽出部によるセンター成分の抽出条件を示す図である。 センター成分の最大音量の帯域が変化した場合に、最大レベル検出部が調整するゲイン値の一例を示す図である。 入力信号のチャンネル数及び出力信号のチャンネル数の組み合わせと、チャンネル数の変更に必要な処理内容を示す図である。 第２実施形態に係る信号処理装置のブロック図である。 第２実施形態に係る信号処理装置のブロック図である。 第３実施形態に係る信号処理装置のブロック図である。 別例における信号処理装置に追加で接続して音響効果を付与する回路のブロック図である。

＜第１実施形態＞
以下、本発明の信号処理装置を具体化した一実施形態について説明する。図１は、信号処理装置の接続及びスピーカの配置の概略を示す図である。図１に示すように、信号処理装置１０には、コンテンツ再生装置１１と、５つのスピーカ１３〜スピーカ１７とが接続されている。コンテンツ再生装置１１は、例えば、ＣＤ・ＤＶＤ等の光ディスク再生装置や、テレビチューナ等のような様々な音響信号を出力する装置である。

聴取者Ｕは、例えば、リスニングルーム１９の中央でコンテンツ再生装置１１によって出力され、信号処理装置１０によって信号処理された音楽等を聴取する。第１実施形態の信号処理装置１０は、例えば、ステレオの２チャンネルの音楽信号（入力信号Ｌｉｎ，Ｒｉｎ）をコンテンツ再生装置１１から入力して、マルチチャンネルの５チャンネルの音楽信号（出力信号Ｌｏｕｔ，Ｒｏｕｔ，Ｃｏｕｔ，ＳＬｏｕｔ，ＳＲｏｕｔ）を生成する。ここでいうＬ，Ｃ，Ｒ，ＳＬ，ＳＲの各々は、それぞれレフト（左）、センター、ライト（右）、サラウンドレフト、サラウンドライトのチャンネルを示している。例えば、「Ｌｉｎ」は、左チャンネルの入力信号を示している。

信号処理装置１０は、センター用の出力信号Ｃｏｕｔをスピーカ１４から出力する。また、信号処理装置１０は、フロント側の出力信号Ｌｏｕｔ，Ｒｏｕｔのうち、レフト用の出力信号Ｌｏｕｔをスピーカ１３から、ライト用の出力信号Ｒｏｕｔをスピーカ１５からそれぞれ出力する。また、信号処理装置１０は、サラウンドチャンネルの出力信号ＳＬｏｕｔ，ＳＲｏｕｔのうち、サラウンドレフト用の出力信号ＳＬｏｕｔをスピーカ１６から、サラウンドライト用の出力信号ＳＲｏｕｔをスピーカ１７からそれぞれ出力する。

スピーカ１３〜スピーカ１７は、例えば、「ＩＴＵ−Ｒ ＢＳ・７７５勧告」に基づくスピーカ配置で聴取者Ｕの周囲に配置されている。例えば、センター用のスピーカ１４は、レフト用のスピーカ１３と、ライト用のスピーカ１５との間の中央に配置されている。レフト用のスピーカ１３の放音方向は、聴取者Ｕの聴取位置を中心にセンター用のスピーカ１４の放音方向から左回りに３０度となるように設定されている。同様に、ライト用のスピーカ１５の放音方向は、聴取者Ｕの聴取位置を中心にセンター用のスピーカ１４の放音方向から右回りに３０度となるように設定されている。

＜センターチャンネルの出力信号Ｃｏｕｔの生成について＞
図２及び図３は、第１実施形態の信号処理装置１０のブロック図を示している。図２に示すように、信号処理装置１０は、センター成分抽出部２１と、特定帯域強調部３１とを有する。センター成分抽出部２１、特定帯域強調部３１及び後述するサラウンド生成部６１，７１（図３参照）等は、例えば、音響処理用のＤＳＰ（Digital Signal Processor）が所定のプログラムを実行することで実現できる。センター成分抽出部２１は、センターチャンネル（Ｃｃｈ）の出力信号Ｃｏｕｔを生成するための元となる信号Ｓ１を抽出する。センター成分抽出部２１は、入力信号Ｌｉｎ，Ｒｉｎの同相成分を、センターチャンネルの元信号（信号Ｓ１）として生成する。

ここで、入力信号Ｌｉｎ，Ｒｉｎに同相成分として含まれているセンターチャンネル成分を「Ｃ」、サラウンドチャンネル成分を「Ｓ」、生成後のＬ，Ｒチャンネルの信号を出力信号Ｌｏｕｔ，Ｒｏｕｔとした場合、入力信号Ｌｉｎ，Ｒｉｎは、次式（１），（２）で表すことができる。
Ｌｉｎ＝Ｌｏｕｔ＋Ｃ＋Ｓ・・・・（１）
Ｒｉｎ＝Ｒｏｕｔ＋Ｃ＋Ｓ・・・・（２）
なお、音楽信号の場合、リバーブ（残響）などのサラウンドチャンネル成分を同相信号と考えることができるため、上記した式においてサラウンドチャンネル成分（Ｓ）は、同相成分としてプラスで示している。

センター成分抽出部２１には、入力信号Ｌｉｎ，Ｒｉｎの他に、加算器２３及び減算器２４の出力信号が入力される。加算器２３及び減算器２４の各々には、入力信号Ｌｉｎ，Ｒｉｎが入力される。加算器２３は、入力信号Ｌｉｎ，Ｒｉｎを加算した信号（Ｌｉｎ＋Ｒｉｎ）をセンター成分抽出部２１に出力する。減算器２４は、入力信号Ｌｉｎから入力信号Ｒｉｎを減算した信号（Ｌｉｎ−Ｒｉｎ）をセンター成分抽出部２１に出力する。

センター成分抽出部２１は、例えば、センターチャンネルの信号（出力信号Ｃｏｕｔ）を生成する元信号として、同相成分の信号Ｓ１を後段の特定帯域強調部３１に出力する。信号Ｓ１としては、例えば信号（Ｌｉｎ＋Ｒｉｎ）を用いることができる。信号（Ｌｉｎ＋Ｒｉｎ）は、上記式（１），（２）を用いて次式で表される。
Ｓ１＝Ｌｉｎ＋Ｒｉｎ＝（Ｌｏｕｔ＋Ｒｏｕｔ＋２Ｓ）＋２Ｃ
センターチャンネルの信号（成分Ｃ）は、２倍（＋６ｄＢ）に振幅が増幅された信号Ｓ１となる。

また、通常、センターに定位する信号をＬ，Ｒチャンネルのそれぞれに振り分ける場合、例えば、左右のスピーカの音によって左右のスピーカ間にファントム音源を形成するためにセンターチャンネルの信号を−３ｄＢ（０．７０７倍）する。このため、信号Ｓ１は、次式（３）で表される。なお、ファントム音源とは、同じチャンネルの音を聴者の左右の異なる方向から到達させた場合に、当該異なる方向の中間の方向に定位される仮想的な音源である。
Ｓ１＝（Ｌｉｎ＋Ｒｉｎ）＊０．７０７・・・・（３）
センター成分抽出部２１は、上記式（３）に示す信号Ｓ１を、特定帯域強調部３１に出力する。例えば、入力信号Ｌｉｎに０．７０７Ｃのセンターチャンネルの成分が含まれ、入力信号Ｒｉｎに０．７０７Ｃのセンターチャンネルの成分が含まれている場合、Ｌｉｎ＋Ｒｉｎ＝（０．７０７＋０．７０７）Ｃ＝１．４１Ｃとなる。

また、センター成分抽出部２１は、信号Ｓ１を抽出するのに先立ち、入力信号Ｌｉｎ，Ｒｉｎにセンター成分が含まれているか否かを判定する。第１実施形態のセンター成分抽出部２１は、図４の表に示す４つの条件（第１条件〜第４条件）に基づいてセンター成分が含まれているか否かを判定する。

図４は、入力信号Ｌｉｎ，Ｒｉｎの振幅値の４つの例（ＮＯ１〜ＮＯ４）と、各例において振幅値が４つの条件（第１条件〜第４条件）を満たしているか否かの判定結果（「○」ｏｒ「×」）を示している。センター成分抽出部２１は、図４に示す振幅値の算出を、例えば、入力信号Ｌｉｎ，Ｒｉｎのサンプルごとに算出する。あるいは、処理負荷を軽減するために、所定時間（サンプル数）だけバッファに蓄積した後で振幅値を算出してもよい。この場合、所定時間内における入力信号Ｌｉｎ，Ｒｉｎの最大値や実効値を、振幅値として算出してもよい。また、図４中における「○」は、各条件を満たしていることを示している。また、「×」は、条件を満たしていないことを示している。また、図中のＬｉｎ，Ｒｉｎ，（Ｌｉｎ＋Ｒｉｎ），（Ｌｉｎ−Ｒｉｎ）の値は、絶対値を示している。

第１条件「（Ｌｉｎ＋Ｒｉｎ）＞Ｌｉｎ」は、センター成分が２倍（＋６ｄＢ）となる信号の振幅値が入力信号Ｌｉｎに比べて大きいことを示している。また、第２条件「（Ｌｉｎ＋Ｒｉｎ）＞Ｒｉｎ」は、センター成分が２倍となる信号の振幅値が入力信号Ｒｉｎに比べて大きいことを示している。また、第３条件「（Ｌｉｎ−Ｒｉｎ）＜Ｌｉｎ」は、センター成分を除去した信号の振幅値が入力信号Ｌｉｎに比べて小さいことを示している。また、第４条件「（Ｌｉｎ−Ｒｉｎ）＜Ｒｉｎ」は、センター成分を除去した信号の振幅値が入力信号Ｒｉｎに比べて小さいことを示している。本実施形態のセンター成分抽出部２１は、この４つの条件（第１条件〜第４条件）を全て満している場合に、入力信号Ｌｉｎ，Ｒｉｎの各々にセンターチャンネルの成分が含まれていると判定し、上記した信号Ｓ１を後段の特定帯域強調部３１に出力する。

なお、図４に示す条件は、一例であり、適宜変更可能である。例えば、図４に示す例では、４つの条件を満たしているＮＯ１，ＮＯ２の場合、センター成分抽出部２１は、信号Ｓ１を出力することとなる。センターチャンネルとして取り出したい信号Ｓ１は、同一又はほぼ同一の入力信号Ｌｉｎ，Ｒｉｎの同相成分であることが好ましい。このため、図４のＮＯ１（Ｌｉｎ，Ｒｉｎの振幅値がともに「０．５」）となる場合のみ信号Ｓ１を出力することが好ましい。そこで、例えば、第１条件及び第２条件の（Ｌｉｎ＋Ｒｉｎ）を、（Ｌｉｎ＋Ｒｉｎ）＊０．６にするなど、係数を付加等することで条件を変更してもよい。逆に、例えば、ＮＯ１，ＮＯ２に加えＮＯ３の場合にも信号Ｓ１を出力させたい場合には、第３条件及び第４条件の（Ｌｉｎ−Ｒｉｎ）を、（Ｌｉｎ−Ｒｉｎ）＊０．２５に変更することで対応できる。また、センター成分抽出部２１は、４つの条件（第１条件〜第４条件）のうち、少なくとも１つを満たす場合に、センター成分があると判定してもよい。

＜他の条件について＞
また、センター成分抽出部２１は、上記した加減算の第１条件〜第４条件に加え、あるいは替えて他の条件を用いることができる。例えば、センター成分抽出部２１は、入力信号Ｌｉｎ，Ｒｉｎの音量が小さい場合に、入力信号Ｌｉｎ，Ｒｉｎにセンターチャンネルの成分が含まれていると判定してもよい。例えば、ボーカル曲は、前奏や間奏においてボーカルの歌声が含まれず音量が小さくなる傾向がある。この場合、上記第１条件〜第４条件では、入力信号Ｌｉｎ，Ｒｉｎの音量（振幅値）が小さすぎてセンター成分が無いと判定される虞がある。そこで、入力信号Ｌｉｎ，Ｒｉｎの音量が基準値（例えば、−２０ｄＢなど）以下の場合に、センター成分抽出部２１は、センター成分が含まれているとして信号Ｓ１を出力してもよい。

次に、特定帯域強調部３１について説明する。図２に示すように、特定帯域強調部３１は、３つのフィルタ３３，３４，３５と、各フィルタ３３〜３５に対応するアンプ３７，３８，３９と、加算器４０と、最大レベル検出部４１と、ローパスフィルタ４３とを有している。特定帯域強調部３１は、センター成分抽出部２１から入力した信号Ｓ１を、例えば、高域、中域、低域の３つの周波数帯域に分割し、３つの帯域のうち、最も音量の大きい帯域の信号のみをセンター信号として取り出す。例えば、音楽信号では、主にボーカルが歌っている場合には中域の音量が上がり、ベースのソロパートなでは低域の音量が上がる。そこで、特定帯域強調部３１は、再生時間毎に変化する最大音量の帯域を検出し、その帯域の音をセンターチャンネルの出力信号Ｃｏｕｔとして出力し、適切な帯域の音を強調する。

詳述すると、特定帯域強調部３１のフィルタ３３，３４，３５には、センター成分抽出部２１から信号Ｓ１（＝（Ｌｉｎ＋Ｒｉｎ）＊０．７０７）が入力される。フィルタ３３は、この信号Ｓ１の高域を抽出するハイパスフィルタであり、抽出した信号をアンプ３７に出力する。フィルタ３４は、信号Ｓ１の中域を抽出するバンドパスフィルタであり、抽出した信号をアンプ３８に出力する。フィルタ３５は、信号Ｓ１の低域を抽出するローパスフィルタであり、抽出した信号をアンプ３９に出力する。加算器４０は、アンプ３７〜３９から入力される信号を加算して、センターチャンネルの出力信号Ｃｏｕｔとして出力する（図２及び図３における出力信号Ｓ２参照）。

また、フィルタ３３等は、信号Ｓ１から抽出した信号を最大レベル検出部４１にも出力する。最大レベル検出部４１は、フィルタ３３〜３５から入力された信号のうち、最も音量が大きい帯域を検出する。最大レベル検出部４１は、音量が最大となる帯域の信号を、選択的に出力するようにアンプ３７〜３９のゲイン値を調整する。

図５は、信号Ｓ１の最大音量の帯域が変化した場合のゲイン値の一例を示している。一例として、左側の２列には、５ｍｓごとの経過時間と、各時間の信号Ｓ１の最大音量の帯域が示されている。なお、図５におけるゲイン値（ＨＩ）、ゲイン値（ＭＤＩ）、ゲイン値（ＬＯ）は、この順に図２のアンプ３７，３８，３９のゲイン値を表している。

図５に示すように、経過時間が０ｍｓの時には、中域（ＭＩＤ）の音量が最大となる。この場合、最大レベル検出部４１は、最大音量の帯域（ＭＩＤ）のゲイン値を１．０（減衰量０ｄＢ）とし、それ以外の帯域（低域（ＬＯ）及び高域（ＨＩ））のゲイン値を０．０（減衰量−∞ｄＢ）とする。これにより、センターチャンネルの音は、低域及び高域が消音（ミュート）され、中域の音が強調される。同様に、経過時間が１０ｍｓの時には、高域（ＨＩ）の音量が最大となり、最大レベル検出部４１は、高域のゲイン値を１．０とし、それ以外の（低域（ＬＯ）及び中域（ＨＩ））のゲイン値を０．０とする。最大レベル検出部４１は、低域（ＬＯ）の音量が最大の場合にも同様の処理を行う（図５の経過時間１５ｍｓ参照）。

ローパスフィルタ４３は、最大レベル検出部４１から出力されるゲイン値の急峻な変化を滑らかにする。例えば、図５において、経過時間が「５ｍｓ」から「１０ｍｓ」に変化する際には、高域に対応するアンプ３７のゲイン値は、「０．０」から「１．０」に変化する。この場合、最大レベル検出部４１は、ローパスフィルタ４３を介してアンプ３７へゲイン値を出力することで、ゲイン値を「０．０→０．１→０．２・・・→１．０」のように滑らかに変化させ、アンプ３７の出力（センターの高域信号の音量）が急激に上がる事態を抑制する。これにより、センターチャンネルの音が急激に変化して聴者に違和感を与えるのを防止することが可能となる。

なお、最大レベル検出部４１は、センター成分（信号Ｓ１）を検出した時と、消失した時とで、ローパスフィルタ４３の時定数を変更してもよい。最大レベル検出部４１は、センター成分抽出部２１がセンター成分を検出した場合、ローパスフィルタ４３の時定数を変更し（例えば、１００ｍｓ／６ｄＢなど）応答を早くして、比較的急峻にゲイン値を変化させる。これにより、最大帯域が短い時間に繰り返し変更されるような場合でも、反応速度を上げることでセンターチャンネルの検出精度を上げることができる。一方で、最大レベル検出部４１は、センター成分抽出部２１がセンター成分を検出しなくなった場合には、ローパスフィルタ４３の時定数を変更し（例えば、５００ｍｓ／６ｄＢ）応答を遅くして、比較的緩やかにゲイン値を変化させる。これにより、センターチャンネルの音を徐々に小さく（フェードアウト）させることができる。

また、センター成分抽出部２１は、入力信号Ｌｉｎ，Ｒｉｎがモノラル信号である場合、最大レベル検出部４１に対して全帯域の信号を出力信号Ｓ２（出力信号Ｃｏｕｔ）として出力するように制御してもよい。入力信号Ｌｉｎ，Ｒｉｎがモノラル信号である場合、入力信号Ｌｉｎ，Ｒｉｎは、同一又はほぼ同一の信号となる。この場合、入力信号Ｌｉｎ，Ｒｉｎの特定帯域を強調せず、全ての帯域の音をセンターチャンネルの音として出力することが好ましい。

図２に示すように、センター成分抽出部２１は、入力信号Ｌｉｎ，Ｒｉｎがモノラル信号であるか否かを判定するモノラル信号判定部２１Ａを有する。モノラル信号判定部２１Ａは、例えば、上記した条件に従ってセンター成分抽出部２１がセンター成分を検出し、且つ振幅値の減算（Ｌｉｎ−Ｒｉｎ）の結果がゼロ又はほぼゼロである場合に、制御信号Ｃ１を最大レベル検出部４１に出力する。最大レベル検出部４１は、例えば、制御信号Ｃ１を入力することに応じて全ての帯域（アンプ３７〜３９）のゲイン値を「１．０」にする。これにより、特定帯域強調部３１は、入力信号Ｌｉｎ，Ｒｉｎがモノラル信号である場合に、センターチャンネルから全ての帯域の信号を出力することとなる。なお、モノラル信号判定部２１Ａは、アンプ３７〜３９のゲイン値を直接制御してもよい。

＜フロントチャンネルの出力信号Ｌｏｕｔ，Ｒｏｕｔの生成について＞
図３に示すように、信号処理装置１０は、出力信号Ｌｏｕｔに対応する減算器５１と、出力信号Ｒｏｕｔに対応する減算器５２と、アンプ５４，５５，５６，５７等を有している。アンプ５４は、図２に示す加算器４０の出力信号Ｓ２、即ち、センターチャンネルの出力信号Ｃｏｕｔの信号レベルを調整して減算器５１に出力する。減算器５１は、元の入力信号Ｌｉｎからセンター成分抽出部２１及び特定帯域強調部３１で生成した出力信号Ｓ２（出力信号Ｃｏｕｔ）を減算した信号を、Ｌチャンネルの出力信号Ｌｏｕｔとして出力する。

同様に、アンプ５５は、加算器４０の出力信号Ｓ２の信号レベルを調整して減算器５２に出力する。減算器５２は、元の入力信号Ｒｉｎから出力信号Ｓ２（出力信号Ｃｏｕｔ）を減算した信号を、Ｒチャンネルの出力信号Ｒｏｕｔとして出力する。これにより、信号処理装置１０は、入力信号Ｌｉｎ，Ｒｉｎからセンター成分を取り除いた信号をフロントのＬ，Ｒチャンネルの信号として生成し、チャンネル数を拡張することができる。

＜サラウンドチャンネルの出力信号ＳＬｏｕｔ，ＳＲｏｕｔの生成について＞
図３に示すように、信号処理装置１０は、出力信号ＳＬｏｕｔを生成するためのサラウンド生成部６１と、出力信号ＳＲｏｕｔを生成するためのサラウンド生成部７１とを有している。ここで、逆相成分が多くない信号の場合、即ち、マトリックス信号処理をしてサラウンド成分を抜き出すことを前提とした信号とは異なる通常の音楽信号の場合、サラウンドチャンネルの出力信号ＳＬｏｕｔ，ＳＲｏｕｔは、上記した処理により生成した後の出力信号Ｌｏｕｔ，Ｒｏｕｔを元に生成することができる。本実施形態のサラウンド生成部６１，７１は、フロント側の出力信号Ｌｏｕｔ，Ｒｏｕｔに比べて間接音を強調して広がり効果を付与した信号を、サラウンドチャンネルの出力信号ＳＬｏｕｔ，ＳＲｏｕｔとして生成する。

サラウンド生成部６１は、減算器６３と、バンドパスフィルタ６５と、高周波発生部６６と、遅延部６７と、リバーブ部６８と、アンプ６９とを有している。ＳＬチャンネルに対応するアンプ５６は、加算器４０（図２参照）の出力信号Ｓ２の信号レベルを調整して減算器６３に出力する。減算器６３は、入力信号Ｌｉｎから出力信号Ｓ２を減算した信号を、バンドパスフィルタ６５に出力する。

バンドパスフィルタ６５は、ボーカルの歌声など人の耳に知覚し易い帯域の音声を取り除き、遠くで鳴っているような間接音的な効果を入力信号に付与する。また、高周波発生部６６は、入力信号に高調波を加えて、フロント側の出力信号Ｌｏｕｔと似通った音を生成する。これにより、例えば、低域の出ないスピーカであっても聴者に低域が聞こえるかのような知覚を付与することができる。なお、高周波発生部６６は、例えば、入力信号Ｌｉｎから高調波を生成してもよい。

遅延部６７は、例えば、入力信号に対して逆相となるように遅延を付与し、フロント側との相関性を下げ、聴者にどこで鳴っているのか分からなくするような効果を付与する。あるいは、遅延部６７は、入力信号に遅延を加えることによって、フロント側の音がより強調して聴者に聞こえるようにハース効果を発生させることもできる。

リバーブ部６８は、入力信号に対してリバーブ効果を付与するものであり、フロント側の出力信号Ｌｏｕｔの音に比べてサラウンドチャンネルの出力信号ＳＬｏｕｔの音に奥行き感を付与する。そして、サラウンド生成部６１は、バンドパスフィルタ６５等によって処理した信号を、アンプ６９によって信号レベルを調整してレフト側のサラウンドチャンネルの出力信号ＳＬｏｕｔとして出力する。

なお、サラウンド生成部７１は、サラウンド生成部６１と同様の構成となっており、減算器７３と、バンドパスフィルタ７５と、高周波発生部７６と、遅延部７７と、リバーブ部７８と、アンプ７９とを有している。サラウンド生成部７１は、サラウンド生成部６１と同様に、出力信号ＳＲｏｕｔに様々な効果を付与する。

＜その他のチャンネルについて＞
上記した信号処理装置１０では、Ｌ，Ｒチャンネルの入力信号Ｌｉｎ，Ｒｉｎから５ｃｈの信号を生成したが、これに限らず、他のチャンネルの信号を生成してもよい。例えば、信号処理装置１０は、入力信号Ｌｉｎ，Ｒｉｎからサラウンドバックチャンネルの信号を生成してもよい。サラウンドバックチャンネルの信号としては、サラウンドチャンネルの信号（出力信号ＳＬｏｕｔ，ＳＲｏｕｔ）と同一信号、又はサラウンドチャンネルの信号に遅延を付加して相関性を下げた信号を用いることができる。

信号処理装置１０は、入力信号Ｌｉｎ，Ｒｉｎからセンターチャンネルの出力信号Ｃｏｕｔを生成する方法と同様のアルゴリズムを用いて、サラウンドチャンネルの出力信号ＳＬｏｕｔ，ＳＲｏｕｔ（第１音楽信号及び第２音楽信号の一例）の同相成分を取り出してサラウンドバックチャンネルの信号（第３音楽信号の一例）を生成してもよい。この生成方法によれば、例えば、５．１ｃｈの音楽信号のサラウンドチャンネルからサラウンドバックチャンネルの信号を生成することで、７．１ｃｈの音楽信号を生成することが可能となる。

図６は、入力信号のチャンネル数及び出力信号のチャンネル数の組み合わせと、チャンネル数の変更に必要な処理内容を示している。図６の横の列は、入力信号のチャンネル数を示している。縦の列は、出力信号のチャンネル数を示している。チャンネル数の下に示された数字（２／０など）は、（フロント側のチャンネル数／リア側のチャンネル数）を示している。また、図中の「フロント拡張処理」は、フロント側のチャンネル数を拡張する必要があることを示している。また、「リア拡張処理」は、リア側のチャンネル数を拡張する必要があることを示している。また、「全拡張処理」は、フロント側及びリア側の両方を拡張する必要があることを示している。また、処理不要は、拡張処理をする必要がないことを示している。また、「ｄｏｗｎｍｉｘ」は、ダウンミックス処理が必要であることを示している。

例えば、２ｃｈの入力信号から３ｃｈの出力信号を生成する場合、Ｌ，Ｒｃｈ信号からＣｃｈ信号を生成することで実現できる（フロント拡張処理）。また、３ｃｈの入力信号から５ｃｈの出力信号を生成する場合、Ｌ，Ｒｃｈ信号からＳＬ，ＳＲｃｈ信号を生成することで実現できる（フロント拡張処理）。この場合、３ｃｈの入力信号を一端２ｃｈにダウンミックスしてから５ｃｈに拡張してもよい。

また、上記したように５ｃｈの入力信号から７ｃｈの出力信号を生成する場合、サラウンドチャンネル（ＳＬ，ＳＲ）信号からサラウンドバックチャンネル（ＳＢ）信号を生成することで実現できる（リア拡張処理）。また、入力チャンネル数が６ｃｈ信号のようなサラウンドバック（ＳＢ）のチャンネルが１個だけ存在する場合、ＳＢｃｈ信号をサラウンドバックレフト，ライト（ＳＢＬ，ＳＢＲ）に振り分けることで７ｃｈに拡張することができる（リア拡張処理）。なお、リア拡張処理については、処理量負荷が重い場合、ＳＬ，ＳＲｃｈ信号をＳＢＬ，ＳＢＲｃｈ信号にそのまま振り分けてもよい。

また、４ｃｈ信号のようにセンター及びサラウンドバックのどちらの成分も含まない信号の場合、Ｌ，ＲｃｈからＣｃｈを、ＳＬ，ＳＲｃｈからＳＢｃｈを生成することで６ｃｈに拡張できる（全拡張処理）。

また、信号処理装置１０は、入力信号Ｌｉｎ，Ｒｉｎからハイトスピーカやワイドスピーカから出力する信号を生成してもよい。例えば、高域を強調することで音像を上位に定位させるようなバーチャル技術を応用して、サラウンドチャンネルの信号から低域信号を削除した信号を、リアハイトスピーカから出力する信号として生成してもよい。また、逆相処理をせずに抽出したサラウンドチャンネルの信号を、フロントハイトスピーカの信号として生成してもよい。これにより、フロント側のスピーカから出力される音の一体感を高めることが考えられる。また、センター信号の音が一般的に前方上方に向かって音像が定位する特徴を応用し、任意の信号にセンター信号を混ぜてハイトスピーカ用の信号を生成してもよい。また、サラウンドチャンネルの信号をそのままワイドスピーカの信号として用いてもよい。

以上、上記した第１実施形態の信号処理装置１０によれば、マトリックス信号処理を前提としていない通常の音楽信号（入力信号Ｌｉｎ，Ｒｉｎ）から各成分に応じた信号を生成してチャンネルを拡張することができ、違和感のない音声を生成することができる。また、この拡張処理では、複雑なデコード処理等を必要としないため、チャンネル拡張処理の簡易化や処理に必要な時間の短縮を図ることができる。

なお、上記第１実施形態では、本願の音響信号として、マトリックス信号処理を前提としていない音楽信号を例に説明したが、これに限らない。本願における音響信号としては、音楽信号に限らず、マトリックス信号処理を前提としていない信号であれば、ＴＶ放送の音響信号など様々な音響信号を採用することができる。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態の信号処理装置１０Ａについて図７及び図８を参照して説明する。第１実施形態では、Ｌ，Ｒチャンネルの入力信号Ｌｉｎ，Ｒｉｎを加算して一旦モノラル化した後で帯域分割していた。これに対し、第２実施形態では、Ｌ，Ｒチャンネルの入力信号Ｌｉｎ，Ｒｉｎを個別に帯域分割してセンターチャンネルの出力信号Ｃｏｕｔを生成する点が第１実施形態と異なる。なお、以下の説明では、上記した第１実施形態と同様の構成については同一符号を付し、その説明を適宜省略する。

図７に示すように、信号処理装置１０Ａの特定帯域強調部３１Ａには、センター成分抽出部２１から信号Ｓ１が入力され、フィルタ３３〜３５によって帯域分割し、最大レベル検出部４１によって最大音量の帯域を検出する。

また、Ｌチャンネルに対応するフィルタ８１，８２，８３は、フィルタ３３〜３５と同様に、入力信号Ｌｉｎを高域、中域、低域に分割する。フィルタ８１〜８３は、入力信号Ｌｉｎを帯域分割して、各帯域の信号をアンプ８５，８６，８７に出力する。加算器８９は、アンプ８５〜８７の出力信号を加算する。

同様に、Ｒチャンネルに対応するフィルタ９１，９２，９３は、入力信号Ｒｉｎを帯域分割して、各帯域の信号をアンプ９５，９６，９７に出力する。加算器９９は、アンプ９５〜９７の出力信号を加算する。そして、最大レベル検出部４１は、最大音量の帯域を強調するゲイン値を、ローパスフィルタ４３を介してＬ側のアンプ８５〜８７及びＲ側のアンプ９５〜９７のそれぞれに出力する。これにより、Ｌ，Ｒチャンネルのそれぞれを個別に処理してセンター成分を抽出することができる。

Ｌ側の加算器８９の出力信号は、アンプ８４によって信号レベルを調整され、信号Ｓ３として出力される。また、Ｒ側の加算器９９の出力信号は、アンプ９４によって信号レベルを調整され、信号Ｓ４として出力される。また、加算器１０１は、加算器８９，９９の出力信号を加算する。加算器１０１の出力信号は、−３ｄＢされ、センターチャンネルの出力信号Ｃｏｕｔとして出力される。

図８に示すように、Ｌ側の減算器５１は、アンプ１０３によって信号レベルを調整された入力信号ＬｉｎからＬチャンネルに対応するセンター成分（信号Ｓ３）を減算して、出力信号Ｌｏｕｔを生成する。従って、第２実施形態の信号処理装置１０Ａでは、Ｌ，Ｒチャンネルの入力信号Ｌｉｎ，Ｒｉｎを加算してモノラル化した後で帯域分割せずに、チャンネルごとに別々にセンター成分の抽出処理を実行している。これにより、Ｌチャンネルの出力信号Ｌｏｕｔは、Ｒチャンネルの信号とは別に生成されることで、Ｒチャンネルの出力信号Ｒｏｕｔとの分離性が高まり、Ｒチャンネルの影響が低減される。

同様に、Ｒ側の減算器５２は、アンプ１０５によって信号レベルを調整された入力信号ＲｉｎからＲチャンネルに対応するセンター成分（信号Ｓ４）を減算して、出力信号Ｒｏｕｔを生成する。これにより、出力信号Ｒｏｕｔは、Ｌチャンネルの出力信号Ｌｏｕｔの影響が低減される。なお、第１実施形態の信号処理装置１０の処理回路と、第２実施形態の信号処理装置１０Ａの処理回路との両方を備える信号処理装置を構成してもよい。この場合、例えば、処理負荷に応じて、Ｌ，Ｒチャンネルを個別に周波数帯域分割するか、モノラル化して処理するかを切り替える構成でもよい。

＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態の信号処理装置１０Ｃについて図９を参照して説明する。第３実施形態の信号処理装置１０Ｃは、マトリックス信号処理を前提とする信号の拡張処理を実行する。ここで、一般的に、Ｌチャンネル信号の逆相信号をＲチャンネルから出力すると無定位になることを利用し、映画用のマトリックスデコーダーでは、このような信号をサラウンド成分（Ｓ）とみなして使用している。一方で、上記した第１実施形態の処理対象である通常の音楽信号では、Ｒチャンネルの信号にＬチャンネルの逆相成分を含んでいることが少ないため、Ｌ，Ｒチャンネルの信号からサラウンド信号を生成することが可能となる。

このため、映画信号のようにマトリックス信号処理を行って逆相成分を取り出すことを前提としている信号を拡張する場合、逆相信号をメインとなるフロント側のＬ，Ｒチャンネルから出力してしまうと、不自然な音になってしまう。そこで、第３実施形態の信号処理装置１０Ｃは、入力信号Ｌｉｎ，Ｒｉｎに逆相成分が含まれている場合、その逆相成分をＬ，Ｒチャンネルではなく、サラウンドチャンネルから出力する。

図９は、図２に対応しており、サラウンドチャンネルの生成に必要な部分のみを示している。また、信号処理装置１０Ｃは、サラウンドチャンネルの信号として、サラウンドレフト，サラウンドライトチャンネルの出力信号ＳＬｏｕｔ，ＳＲｏｕｔに加え、サラウンドバックレフト，サラウンドバックライトチャンネルの出力信号ＳＢＬｏｕｔ，ＳＢＲｏｕｔを生成する。なお、第１実施形態の信号処理装置１０と同様の構成についての図示及び説明を適宜省略する。

図９に示すように、信号処理装置１０Ｃのセンター成分抽出部２１は、入力信号Ｌｉｎ，Ｒｉｎに逆相成分が含まれているか否かを判定する逆相判定部２１Ｂを有する。逆相判定部２１Ｂは、第１実施形態におけるセンターチャンネルの信号処理と同様に、下記の３つ条件（第１条件〜第３条件）を全て満たす場合に、無定位成分であるサラウンド成分が入力信号Ｌｉｎ，Ｒｉｎに含まれていると判定する。
第１条件：（Ｌｉｎ−Ｒｉｎ）＞Ｌｉｎ
第２条件：（Ｌｉｎ−Ｒｉｎ）＞Ｒｉｎ
第３条件：（Ｌｉｎ−Ｒｉｎ）＞（Ｌｉｎ＋Ｒｉｎ）
なお、上記判定条件のＬｉｎ、Ｒｉｎ、Ｌｉｎ＋Ｒｉｎ、Ｌｉｎ−Ｒｉｎは、いずれも絶対値を示している。

信号処理装置１０Ｃは、サラウンド成分が多く含まれている場合に、入力信号Ｌｉｎ，Ｒｉｎの差分（Ｌｉｎ−Ｒｉｎ）を、そのままサラウンドチャンネルの出力信号ＳＬｏｕｔ，ＳＲｏｕｔ，ＳＢＬｏｕｔ，ＳＢＲｏｕｔとして出力する。

例えば、入力信号Ｌｉｎ，Ｒｉｎに同相のセンターチャンネル成分「Ｃ」と、逆相のサラウンド成分「Ｓ」とが含まれている場合、入力信号Ｌｉｎ，Ｒｉｎは、次式で表すことができる。
Ｌｉｎ＝Ｌｏｕｔ＋Ｃ＋Ｓ
Ｒｉｎ＝Ｒｏｕｔ＋Ｃ−Ｓ
この場合、入力信号Ｌｉｎ，Ｒｉｎの差分（Ｌｉｎ−Ｒｉｎ）を演算した結果は、サラウンドチャンネルの成分が「２Ｓ」となり、振幅が２倍になり強調される。

従って、上記した第１条件は、サラウンド成分（逆相成分）を強調した信号（Ｌｉｎ−Ｒｉｎ）が、Ｌｃｈの入力信号Ｌｉｎに比べて大きいことを示している。また、第２条件は、サラウンド成分（逆相成分）を強調した信号（Ｌｉｎ−Ｒｉｎ）が、Ｒｃｈの入力信号Ｒｉｎに比べて大きいことを示している。また、第３条件は、サラウンド成分（逆相成分）を強調した信号（Ｌｉｎ−Ｒｉｎ）が、センター成分（同相成分）を強調した信号に比べて大きいことを示している。逆相判定部２１Ｂは、例えば、この３つの条件（第１条件〜第３条件）を全て満たす場合に、制御信号Ｃ２によって、サラウンド生成部１１１にサラウンドチャンネルの信号を生成させる。

サラウンド生成部１１１には、減算器２４からサラウンド成分の信号（Ｌｉｎ−Ｒｉｎ）が入力される。サラウンド生成部１１１は、例えば、図３に示すサラウンド生成部６１と同様の構成であり、リバーブ等のエフェクト効果を入力信号に対して付与する。サラウンド生成部１１１によって処理された信号は、レベル調整のために各チャンネルに対応して設けられたアンプ１１３を介して出力信号ＳＬｏｕｔ，ＳＲｏｕｔ，ＳＢＬｏｕｔ，ＳＢＲｏｕｔとして出力される。

また、信号処理装置１０Ｃは、上記した第１実施形態の信号処理装置１０と同様に、センター成分を生成するための特定帯域強調部３１を有する。特定帯域強調部３１には、減算器２４の出力信号（Ｌｉｎ＋Ｒｉｎ）を−３ｄＢ（０．７０７倍）した信号（（Ｌｉｎ＋Ｒｉｎ）＊０．７０７）、即ち、信号Ｓ１が入力される。特定帯域強調部３１は、第１実施形態と同様に、信号Ｓ１からセンターチャンネルの出力信号Ｃｏｕｔ（出力信号Ｓ２）を生成する。センター成分抽出部２１は、入力信号Ｌｉｎ，Ｒｉｎにセンター成分を検出した場合に、制御信号Ｃ３によって、特定帯域強調部３１に対して出力信号Ｃｏｕｔの生成を指示する。また、センター成分抽出部２１は、センター成分が検出できない場合には、特定帯域強調部３１に対して出力信号Ｃｏｕｔの生成を停止させる。

また、第３実施形態の信号処理装置１０Ｃの図示しない後段には、図３に示す構成と同様の回路を備えており、出力信号Ｓ２から５ｃｈのマルチチャンネル信号を生成可能となっている。また、センター成分抽出部２１の逆相判定部２１Ｂは、例えば、図示しない制御信号を図３に示すアンプ６９，７９に出力して、ゲイン値を調整可能に構成されている。逆相判定部２１Ｂは、逆相を検出してサラウンド生成部１１１によってサラウンドチャンネル信号を生成する場合、アンプ６９，７９のゲイン値を０．０（減衰量−∞ｄＢ）にすることによって、サラウンド生成部６１，７１で生成したサラウンド信号の出力を停止する。これにより、信号処理装置１０Ｃは、逆相の検出の有無に応じてサラウンドチャンネルの信号の生成回路を適切に切り替えることができ、従来のマトリックス信号処理を前提とした逆相成分を含む音楽信号に対しても、処理回路を切り替えることで対応可能となる。

なお、上記した逆相成分を検出する３つの条件は、一例であり、適宜変更可能である。例えば、逆相判定部２１Ｂは、上記３つの条件のうち、少なくとも１つを満たす場合に、逆相成分があると判定してもよい。また、センター成分抽出部２１のセンター成分の抽出処理と同様に、例えば、第１条件及び第２条件の（Ｌｉｎ−Ｒｉｎ）を、（Ｌｉｎ−Ｒｉｎ）＊０．５にするなど係数を変更することで逆相成分の検出精度を調整してもよい。また、信号処理装置１０Ｃは、図２に示す信号処理装置１０のローパスフィルタ４３と同様に、逆相成分の検出時や被検出時にサラウンド信号の信号レベルが急峻に変化するのを防止するためのフィルタ回路を備えてもよい。例えば、逆相成分を使用したサラウンド信号は、効果音として使用されることが多い。このため、逆相成分を検出した場合、フィルタの時定数を変更し（例えば、５０ｍｓ／６ｄＢ）応答を早くして、比較的急峻にゲイン値を変化させることが考えられる。

また、サラウンド信号がステレオ信号又はモノラル信号であるかによって、出力信号ＳＬｏｕｔ，ＳＲｏｕｔ，ＳＢＬｏｕｔ，ＳＢＲｏｕｔの出力を切り替えてもよい。例えば、逆相判定部２１Ｂは、以下の３つの追加条件（第４条件〜第６条件）を更に追加して判定し、出力信号ＳＬｏｕｔ等の出力を切り替えてもよい。
第４条件：Ｌｉｎ＞Ｒｉｎ
第５条件：Ｌｉｎ＜Ｒｉｎ
第６条件：Ｌｉｎ＝Ｒｉｎ
なお、上記判定条件のＬｉｎ、Ｒｉｎは、いずれも絶対値を示している。

第４条件は、サラウンド成分を検出し、且つＬチャンネルの入力信号Ｌｉｎの音量がＲチャンネルの入力信号Ｒｉｎに比べて大きい、即ち、サラウンド信号がステレオ信号の場合である。この場合は、サラウンド信号を、サラウンドレフトチャンネルの出力信号ＳＬｏｕｔとして出力することが好ましい。逆相判定部２１Ｂは、制御信号Ｃ５によってアンプ１１３のゲイン値を調整し、アンプ１１３から出力信号ＳＬｏｕｔのみを出力するように制御する。また、第５条件は、サラウンド成分を検出し、且つ入力信号Ｒｉｎの音量が入力信号Ｌｉｎに比べて大きい場合（サラウンド信号がステレオ信号の場合）である。この場合は、サラウンド信号を、サラウンドライトチャンネルの出力信号ＳＲｏｕｔとして出力することが好ましい。また、第６条件は、サラウンド成分を検出し、且つ入力信号Ｌｉｎ，Ｒｉｎの音量が同一又はほぼ同一、即ち、サラウンド信号がモノラル信号の場合である。この場合は、サラウンド信号を、Ｌ，Ｒ両方のサラウンドチャンネルに均等に分配し出力信号ＳＬｏｕｔ，ＳＲｏｕｔとして出力する、あるいはサラウンド信号をサラウンドバックの出力信号ＳＢＬｏｕｔ，ＳＢＲｏｕｔとして出力することが好ましい。なお、逆相判定部２１Ｂは、第６条件（Ｌｉｎ＝Ｒｉｎ）の判定において、振幅値が完全に一致する場合に限らず、所定の範囲内（例えば、入力信号Ｌｉｎ，Ｒｉｎの信号レベルの差が３ｄＢ以下）の場合も、第６条件を満たしていると判定してもよい。また、第２実施形態の信号処理装置１０Ａの処理回路と、第３実施形態の信号処理装置１０Ｃの処理回路とを組み合わせた信号処理装置を構成してもよい。

尚、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内での種々の改良、変更が可能であることは言うまでもない。
例えば、上記第１実施形態において、信号処理装置１０は、生成した出力信号Ｌｏｕｔ，Ｒｏｕｔに追加的な音響処理を実行してもよい。図１０に示す回路は、第１実施形態の信号処理装置１０に追加して接続する回路ブロックであり、例えば、図３に示す回路ブロックの後段に接続される。例えば、入力信号Ｌｉｎ，Ｒｉｎに同相成分が多く含まれ、ほぼセンタースピーカのみが出音している場合、再生音は、ステレオ感が損なわれてしまう。そこで、図１０に示す第１追加回路１２１は、特定帯域強調部３１（図２参照）において生成したセンターチャンネルの出力信号Ｃｏｕｔを、レベル調整した後にＬ，Ｒチャンネルの出力信号Ｌｏｕｔ，Ｒｏｕｔの各々に加算する。これにより、新たに生成された第２出力信号Ｌｏｕｔ２，Ｒｏｕｔ２に抽出したセンター信号が戻される（加算される）ことで、センターチャンネルの音が過剰に強調されるのを緩和することができる。

また、例えば、マルチチャンネルスピーカシステムの場合、センタースピーカとメインスピーカとでは性能が異なり、メインスピーカは、センタースピーカに比べて再生能力が高く再生できる周波数帯域が広い場合がある。そこで、第２追加回路１２３は、センターチャンネルの出力信号Ｃｏｕｔに含まれる低域成分をローパスフィルタで抽出し、Ｌ，Ｒチャンネルの出力信号Ｌｏｕｔ，Ｒｏｕｔの各々に加算する。これにより、新たに生成される第２出力信号Ｌｏｕｔ２，Ｒｏｕｔ２は、センターチャンネルの低域成分を含むことなる。そして、再生能力の高いメインスピーカによって第２出力信号Ｌｏｕｔ２，Ｒｏｕｔ２が再生されることで、より豊かな低域再生が可能となる。

また、例えば、方向を知覚し易い高域周波数成分が同相成分として入力信号Ｌｉｎ，Ｒｉｎに含まれている場合、センターチャンネルの出力信号Ｃｏｕｔとして多く抽出され、再生音の広がり感が損なわれてしまう虞がある。そこで、第３追加回路１２５は、元の入力信号Ｌｉｎ，Ｒｉｎの高域成分をハイパスフィルタで抽出し、Ｌ，Ｒチャンネルの出力信号Ｌｏｕｔ，Ｒｏｕｔの各々に加算する。これにより、新たに生成された第２出力信号Ｌｏｕｔ２，Ｒｏｕｔ２は、再生音のひろがり感を維持することが可能となる。

なお、上記したセンターチャンネルの出力信号Ｃｏｕｔを用いた第１〜第３追加回路１２１，１２３，１２５と同様に、サラウンドバック用に生成した信号を処理する回路を構成してもよい。例えば、第１追加回路１２１と同様に、第３実施形態において、サラウンドレフトの出力信号ＳＬｏｕｔを出力信号Ｌｏｕｔに、サラウンドライトチャンネルの出力信号ＳＲｏｕｔを出力信号Ｒｏｕｔの各々に加算する回路を後段に接続してもよい。これにより、センターチャンネルの出力信号Ｃｏｕｔと同様に、サラウンドバックの信号が過剰に強調されるのを緩和することができる。

また、上記各実施形態では、フロント側のＬ，Ｒチャンネルの信号から、センターチャンネルの信号、あるいは、サラウンド側のサラウンドライト，サラウンドレフトの信号から、サラウンドバックの信号を生成したがこれに限らない。例えば、フロント側のＬチャンネルの信号と、サラウンドレフトチャンネルの信号とから、２つの信号を出音するスピーカの間の位置となるワイドチャンネルの信号を生成してもよい。

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ 信号処理装置、２１ センター成分抽出部（判定手段，信号生成手段）、２１Ａ モノラル信号判定部（モノラル信号判定手段）、２１Ｂ 逆相判定部（逆相判定手段）、２３ 加算器（演算手段）、２４ 減算器（演算手段）、３３ フィルタ（帯域分割手段）、３７，３８，３９ アンプ（抽出手段）、４１ 最大レベル検出部（最大レベル検出手段）、１１１ サラウンド生成部（サラウンド生成手段）、Ｌｉｎ，Ｒｉｎ 入力信号（第１音楽信号及び第２音楽信号）、Ｃｏｕｔ 出力信号（第３音楽信号）、ＳＬｏｕｔ，ＳＲｏｕｔ，ＳＢＬｏｕｔ，ＳＢＲｏｕｔ 出力信号（サラウンドチャンネル信号）。

Claims (9)

1. 第１音響信号の信号レベルと、前記第１音響信号と異なるチャンネルの音響信号である第２音響信号の信号レベルとを用いて演算を実施する演算手段と、
   演算前の前記第１音響信号及び前記第２音響信号のうち、少なくとも一方の信号の信号レベルと、前記演算手段の演算結果とを比較した結果に基づいて、前記第１音響信号を出音する位置と、前記第２音響信号を出音する位置との間の位置から出音するための第３音響信号の成分が、前記第１音響信号及び前記第２音響信号に含まれているか否かを判定する判定手段と、
   前記第３音響信号の成分が含まれていると前記判定手段が判定した場合に、前記第１音響信号及び前記第２音響信号から前記第３音響信号を生成する信号生成手段と、を備えることを特徴とする信号処理装置。
2. 前記第１音響信号及び前記第２音響信号は、フロント側のチャンネルの音響信号であり、
   前記演算手段は、前記第１音響信号及び前記第２音響信号のどちらか一方の信号レベルから、どちらか他方の信号レベルを減算し、
   前記判定手段は、前記演算手段の演算結果に基づいて、前記第１音響信号及び前記第２音響信号に逆相成分が含まれているか否かを判定する逆相判定手段を有し、
   前記逆相成分が含まれていると判定した場合に、前記第１音響信号から前記第２音響信号を減算した信号を、サラウンドチャンネル信号として出力するサラウンド生成手段を、さらに備えることを特徴とする請求項１に記載の信号処理装置。
3. 前記判定手段は、前記第１音響信号の信号レベルをＡ１、前記第２音響信号の信号レベルをＡ２とした場合に、
   （Ａ１＋Ａ２）＞Ａ１
   （Ａ１＋Ａ２）＞Ａ２
   （Ａ１−Ａ２）＜Ａ１
   （Ａ１−Ａ２）＜Ａ２
   の４つの条件のうち少なくとも１つの条件を満たす場合に、前記第１音響信号及び前記第２音響信号に前記第３音響信号の成分が含まれていると判定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の信号処理装置。
4. 前記逆相判定手段は、前記第１音響信号の信号レベルをＡ１、前記第２音響信号の信号レベルをＡ２とした場合に、
   （Ａ１−Ａ２）＞Ａ１
   （Ａ１−Ａ２）＞Ａ２
   （Ａ１−Ａ２）＞（Ａ１＋Ａ２）
   の３つの条件のうち、少なくとも１つの条件を満たす場合に、前記第１音響信号及び前記第２音響信号に逆相成分が含まれていると判定することを特徴とする請求項２に記載の信号処理装置。
5. 前記逆相判定手段は、前記第１音響信号の信号レベルと、前記第２音響信号の信号レベルとを比較し、前記サラウンドチャンネル信号がステレオ信号かモノラル信号かを判定し、判定結果に応じて複数のサラウンドチャンネルのうち、いずれのチャンネルから前記サラウンドチャンネル信号を出力するのかを選択することを特徴とする請求項２又は請求項４に記載の信号処理装置。
6. 前記判定手段は、前記第１音響信号及び前記第２音響信号の信号レベルが基準値以下の場合に、前記第１音響信号及び前記第２音響信号に前記第３音響信号の成分が含まれてい
   ると判定することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の信号処理装置。
7. 前記信号生成手段が抽出した前記第３音響信号を帯域ごとに分割する帯域分割手段と、
   前記帯域分割手段によって分割した各帯域のうち、信号レベルが最も大きくなる帯域を検出する最大レベル検出手段と、
   前記最大レベル検出手段によって検出した帯域に対応する信号を、前記第３音響信号として出力する抽出手段と、をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載の信号処理装置。
8. 前記判定手段は、前記第１音響信号及び前記第２音響信号がモノラル信号であるか否かを判定するモノラル信号判定手段を有し、
   前記モノラル信号判定手段は、前記第１音響信号及び前記第２音響信号がモノラル信号である場合に、前記抽出手段に対して前記第３音響信号の全帯域を出力するように制御することを特徴とする請求項７に記載の信号処理装置。
9. 第１音響信号の信号レベルと、前記第１音響信号と異なるチャンネルの音響信号である第２音響信号の信号レベルとを用いて演算を実施する演算ステップと、
   演算前の前記第１音響信号及び前記第２音響信号のうち、少なくとも一方の信号の信号レベルと、前記演算ステップの演算結果とを比較した結果に基づいて、前記第１音響信号を出音する位置と、前記第２音響信号を出音する位置との間の位置から出音するための第３音響信号の成分が、前記第１音響信号及び前記第２音響信号に含まれているか否かを判定する判定ステップと、
   前記判定ステップにおいて前記第３音響信号の成分が含まれていると判定した場合に、前記第１音響信号及び前記第２音響信号から前記第３音響信号を生成する信号生成ステップと、を有することを特徴とする信号処理方法。

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