JP6575407B2 - オーディオ機器及び音響信号の転送方法 - Google Patents
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Description
また、当該オーディオ機器では、付加情報をAM変調し音響信号に加算して転送する。AM変調手段は、人の耳には聞こえにくい、あるいは聞こえない周波数のキャリア信号を用いて変調する。これにより、転送先において加算した音響信号をそのまま再生しても違和感のない音で聞くことが可能となる。例えば、ネットワーク上のオーディオ機器の種類や性能が不明であっても、当該AM変調方式を用いれば復調処理を実行できないオーディオ機器においても違和感のない音で再生することが可能となる。従って、限られた音響チャンネル帯域信号に複数の情報を組み合わせて転送することが可能となる。また、当該AM変調方式では、従来の転送処理で行われていたダウンミックスに係わるエンコード処理に比べて処理負荷が軽く、転送先のオーディオ機器における処理前の信号を蓄積する時間や蓄積量を従来のエンコード処理に比べて低減でき、メモリ使用量の面においても処理負荷を軽くすることができる。
また、当該オーディオ機器では、AM変調手段は、音響信号にAM変調した低域信号を混ぜて転送する。低域信号は、低域成分のみで構成されているため、サンプリング周波数を低くしても違和感のない音で再生することが可能となる。そこで、AM変調手段は、低域信号をダウンサンプリングしたサンプル値を用いてAM変調を実行することで、限られた音響チャンネル帯域信号に複数の音響信号を組み合わせて転送することが可能となる。
当該オーディオ機器では、選択手段は、転送における優先事項や音響信号に係わる処理性能に応じて転送方式を選択する。このような構成のオーディオ機器では、複数の転送方式の中から、優先事項や処理性能に応じて転送方式を選択することで、音響信号を適切な方式で転送することが可能となる。
また、当該オーディオ機器では、付加情報をAM変調し音響信号に加算して転送する。AM変調手段は、人の耳には聞こえにくい、あるいは聞こえない周波数のキャリア信号を用いて変調する。これにより、転送先において加算した音響信号をそのまま再生しても違和感のない音で聞くことが可能となる。例えば、ネットワーク上のオーディオ機器の種類や性能が不明であっても、当該AM変調方式を用いれば復調処理を実行できないオーディオ機器においても違和感のない音で再生することが可能となる。従って、限られた音響チャンネル帯域信号に複数の情報を組み合わせて転送することが可能となる。また、当該AM変調方式では、従来の転送処理で行われていたダウンミックスに係わるエンコード処理に比べて処理負荷が軽く、転送先のオーディオ機器における処理前の信号を蓄積する時間や蓄積量を従来のエンコード処理に比べて低減でき、メモリ使用量の面においても処理負荷を軽くすることができる。
また、転送先の他のオーディオ機器の処理性能が低い場合、他のオーディオ機器は、音響信号と低域信号を分離する復調処理などの複雑な処理を実行できないことが想定される。そこで、選択手段は、他のオーディオ機器の処理性能が低いと判定した場合にAM変調方式を選択することで、処理性能の低い他のオーディオ機器において、音響信号と低域信号を混ぜた信号をそのまま再生しても違和感のない音で再生することが可能となる。
また、本願に係るオーディオ機器は、他のオーディオ機器に向けて音響信号を送信する送信部と、音響信号と、音響信号に係わる付加情報とを1つのまとめたデータに変換し、送信部から他のオーディオ機器に向けて転送する転送処理の方式として、複数の方式の処理が実行可能な転送手段と、音響信号を転送する際の優先事項及び音響信号に係わる処理性能の少なくとも一つに応じて、転送手段が実行する転送処理の方式を選択する選択手段と、を備え、転送手段は、可聴帯域のうちで人の耳に聞こえにくい帯域内又は非可聴帯域内の周波数のキャリア信号に対し、付加情報を用いてAM変調し、AM変調した信号を音響信号に加算するAM変調手段と、音響信号の量子化bitを拡張し、拡張して確保したデータの拡張領域に付加情報を設定して転送するBit拡張手段と、を備え、Bit拡張手段は、音響信号をアップサンプリングし、拡張領域を増大させることを特徴とする。
当該オーディオ機器では、選択手段は、転送における優先事項や音響信号に係わる処理性能に応じて転送方式を選択する。このような構成のオーディオ機器では、複数の転送方式の中から、優先事項や処理性能に応じて転送方式を選択することで、音響信号を適切な方式で転送することが可能となる。
また、当該オーディオ機器では、量子化bitを拡張した領域に付加情報を設定して転送する。これにより、限られた音響チャンネル帯域信号に複数の情報を組み合わせて転送することが可能となる。また、Bit拡張方式では、例えば、ネットワーク上で転送される一つのパケットに複数のチャンネルの音響信号を含めることができ、且つサンプル数を揃えて同一のパケットに含めて転送できるため、各チャンネルの出音タイミングを揃えることが容易となる。
また、当該オーディオ機器では、サンプリング周波数を上げて拡張領域として確保できるデータ量を増大させることによって、より多くの付加情報を一度にまとめて転送することが可能となる。
また、本願に係るオーディオ機器は、他のオーディオ機器に向けて音響信号を送信する送信部と、音響信号と、音響信号に係わる付加情報とを1つのまとめたデータに変換し、送信部から他のオーディオ機器に向けて転送する転送処理の方式として、複数の方式の処理が実行可能な転送手段と、音響信号を転送する際の優先事項及び音響信号に係わる処理性能の少なくとも一つに応じて、転送手段が実行する転送処理の方式を選択する選択手段と、を備え、転送手段は、音響信号のサンプリング周波数を維持した状態でアップサンプリングし、アップサンプリングして確保したサンプル間の拡張領域に付加情報を設定して転送するサンプリング周波数拡張手段を備えることを特徴とする。
当該オーディオ機器では、選択手段は、転送における優先事項や音響信号に係わる処理性能に応じて転送方式を選択する。このような構成のオーディオ機器では、複数の転送方式の中から、優先事項や処理性能に応じて転送方式を選択することで、音響信号を適切な方式で転送することが可能となる。
また、当該オーディオ機器では、サンプリング周波数を上げて拡張領域として確保できるデータ量を増大させることによって、より多くの付加情報を一度にまとめて転送することが可能となる。
さらに、音響信号のサンプリング周波数を維持した状態でアップサンプリングするため、受信側では、取得したデータに対して、再サンプリング処理をすることなく、サンプリング周波数を元のサンプリング周波数に戻すのみで、元のチャンネス数の音楽の再生等が可能となる。また、通常のアップサンプリング処理とは異なり、複数のチャンネルのデータがサンプルごとに入れ替わり転送される。このため、複数のチャンネルの音響信号を、サンプルごとに分けてまとめて転送するため、高い転送レートや音質を確保することが可能となる。
また、本願に係る発明は、オーディオ機器だけでなく、複数の情報を組み合わせて転送する音響信号の転送方法としても実施しうるものである。
まず、AM変調部43によるAM変調方式について説明する。図3は、リビング21のAVアンプ13と、書斎23のAVアンプ14との接続関係を示すブロック図であり、AM変調部43に係わる部分のみを示している。図3に示すように、AM変調部43は、2つの加算器51,52、変調処理部55及びキャリア生成部56を有している。加算器51は、Lチャンネルに対応しており、無線通信部41によって音楽データD1から取り出した音響信号のうち、Lチャンネルの音響信号を入力する。加算器52は、Rチャンネルに対応しており、無線通信部41によって音楽データD1から取り出した音響信号のうち、Rチャンネルの音響信号を入力する。また、変調処理部55には、無線通信部41からLFEチャンネルの音響信号が入力される。Lチャンネル、Rチャンネル及びLFEチャンネルの音響信号は、例えば、48kHzでサンプリングされた音響信号である。
8サンプルで2周期となる場合:(48kHz/8サンプル)*2=12kHz
8サンプルで3周期となる場合:(48kHz/8サンプル)*3=18kHz
6kHz,12kHzは、可聴帯域内であり、且つ再生時にノイズとなる可能性が高い。そこで、48kHzで8サンプル周期となる信号のうち、再生時に聞こえにくい周波数帯域として、例えば、8サンプル毎に3周期分の信号が含まれる18kHzのサイン波をキャリア信号CSとして使用することができる。
そこで、転送元であるAVアンプ13のAM変調部43は、AM変調した信号を下記のルールに従ってL,Rチャンネルの音響信号に加算する。一般的な音楽信号では、L,Rチャンネルの信号成分として、ボーカル成分などの同相成分が多く含まれている可能性が高い。この同相成分は、例えば、Lチャンネルの音響信号からRチャンネルの音響信号を減算(Lch−Rch)することで除去できる。そこで、例えば、加算器51は、AM変調した信号を、同相成分としてLチャンネルの音響信号に加算する。また、加算器52は、AM変調した信号を、逆相成分としてRチャンネルの音響信号に加算する。L,Rチャンネルに多く含まれる同相成分を「C」、AM変調した信号を「D」とした場合、加算後のL,Rチャンネルの音響信号は、下記の式で表される。
Lch=C+D
Rch=C−D
Lch−Rch=(C+D)−(C−D)=2D・・・・(1)
これにより、復調処理部67は、同相成分Cを取り除き、AM変調した信号Dのみを取り出すことが可能となる。また、取り出された信号Dは、元の信号に比べて2倍の振幅となるため、ノイズ比(S/N比)を大きくしてノイズの影響が抑制される。
また、一般的な音楽信号では、低域成分や人の声の帯域成分(例えば、1kHz)を多く含む場合がある。この低域成分等は、1サンプル毎の波形の変動が小さい。そこで、転送先の復調処理部67では、例えば、下記の式で示すように、前後のサンプルが互いに打ち消し合うように重み付けをして、移動平均値を演算することで、元々のL,Rチャンネルの信号成分を除去する。
サンプル数:変換前の値→変換後の値
1サンプル目:X → X*0.5−(X+1)+(X+2)*0.5
2サンプル目:X+1 → (X+1)*0.5−(X+2)+(X+3)*0.5
3サンプル目:X+2 → (X+2)*0.5−(X+3)+(X+4)*0.5
4サンプル目:X+3 → (X+3)*0.5−(X+4)+(X+5)*0.5
・
・
・
上記した第2の問題として、AM変調した信号の周期の開始位置を検出することが重要となるが、これについては加算平均した値を比較することによって、開始位置の検出及び設定を行う。キャリア信号CSの波形は、常に8サンプル毎に同じ形となっている。そこで、復調処理部67は、任意の位置から8サンプルごとに振幅値の合計値を算出し、合計値の絶対値が最も大きくなるサンプル位置を開始位置として設定する。
上記した説明では、変調処理部55が18kHzのキャリア信号CSにAM変調する場合について説明したが、これに限らない。例えば、変調処理部55は、可聴帯域よりも高い周波数帯域のキャリア信号CSを用いてLFEチャンネルの音響信号をAM変調し、L,Rチャンネルの音響信号に加算してもよい。
次に、Bit拡張部44(図2参照)によるBit拡張方式について説明する。Bit拡張部44は、音響信号の量子化bitの空き領域を使って複数のチャンネル信号を混ぜて転送する。例えば、CD(Compact Disc)の音楽コンテンツは、通常16bitで量子化されている。また、一般的に、16bitで量子化されたL,Rチャンネルの各々の音響信号を24bitに拡張して転送する場合、最小の8bitには「0」の値が設定される。そこで、Bit拡張部44は、16bitで量子化されたL,Rチャンネルの各々の音響信号を24bitに拡張する場合に、最小8bitを利用して他のチャンネルの音響信号を転送する。この最小の8bitは、音量(音圧レベル)としては比較的小さくなる。従って、仮に、他のチャンネルの音響信号を設定し、24bitのまま再生したとしても、人の耳には聞こえにくい音量領域となり、転送先において違和感の少ない音を再生することが可能となる。
次に、上記したBit拡張方式においてアップサンプリングした場合について説明する。Bit拡張部44は、サンプリング周波数を上げることで上記した拡張領域(空き領域)を拡大させ、その拡張領域に他の信号を混ぜることによって、より多くのチャンネルの音響信号等を同時に転送することが可能となっている。例えば、48kHzでサンプリングされたL,Rチャンネルの音響信号を、192kHzにアップサンプリングする場合について説明する。
次に、周波数拡張部45(図2参照)によるサンプリング周波数拡張方式について説明する。周波数拡張部45は、サンプリング周波数を上げてデータ間の空き領域を確保し、確保した空き領域を使用して複数のチャンネル信号を混ぜて転送する。例えば、L,Rチャンネルの音響信号のサンプリング周波数が48kHzである場合、周波数拡張部45は、サンプリング周波数を2倍の96kHzに上げる。通常のアップサンプリングであれば増加したサンプルには、元の信号を新たに標本化したサンプル値が設定される。しかしながら、本実施形態の周波数拡張部45は、48kHzのデータについては再サンプリングすることなくそのまま維持し、増加したサンプル部分に元の音響信号とは別のデータを設定する。これにより、L,Rチャンネルの音響信号に別のチャンネルの信号等を混ぜることが可能となる。
上記した例では、AM変調方式等の3つの転送方式において、L,Rチャンネルの音響信号にLFEチャンネルの音響信号を混ぜて転送したが、混ぜるデータとしては音響信号に限らず、メタデータ(テキストデータや制御データなど)を用いてもよい。例えば、AVアンプ13は、混ぜる制御データとして、ゲインを変更する制御データを転送してもよい。ここで、一般的に音響信号の処理において、DSP等におけるデジタル領域の処理を実行する前処理としてヘッドマージンを確保する処理が必要となり、またアナログ領域で再生する前処理としてヘッドマージンを戻す処理が必要となる。AVアンプ13は、例えば、0dBフルスケールのLFEチャンネルの音響信号に対してデジタル領域でクリップが発生するのを防止するために、−10dBのヘッドマージンを確保する前処理を実行する。AVアンプ13は、予めデジタル領域で減衰させたヘッドマージンの量(−10dB)を制御データとして転送先のオーディオ機器(例えば、LFEチャンネルのみを再生するサブウーファ)に送信する。転送先のサブウーファでは、制御データに基づいてアナログ領域の処理においてLFEチャンネルの音響信号を+10dBだけ増幅し、信号レベルを他のL,Rチャンネルと揃えて再生することが可能となる。これにより、デジタル領域での処理においてクリップの発生を回避し、より高音質で転送することが可能となる。このように本実施形態のオーディオ機器では、複数のチャンネルの音響信号に加え、又は替えて制御データなどのメタデータの送信することが可能である。
また、上記した各転送方式では、通常の2chの音響信号だけでなく、従来から使用されているマルチチャンネルを2chにダウンミックスした信号についても同様に転送可能である。例えば、AVアンプ13は、2chにダウンミックスしたL,Rチャンネルの音響信号に、5.1chの信号を上記各転送方式によって混ぜて転送することもできる。この場合、転送先のオーディオ機器がステレオのスピーカの場合には、ダウンミックスした2chの信号を再生することができる。また、転送先がマルチチャンネルに対応したスピーカの場合には、ダウンミックスした信号を破棄し、受信した信号に含まれているマルチチャンネル信号(5.1ch)を分離して再生することができる。
次に、上記した3つの転送方式を選択する処理について説明する。AVアンプ13の制御部48(図2参照)は、例えば、音楽データD1を各オーディオ機器(AVアンプ14等)に転送する際の「優先事項」及び「音楽データD1に係わる処理性能(AVアンプ13,14等やネットワーク機器などの処理性能)」に基づいて、適切な転送方式を決定可能となっている。なお、制御部48は、優先事項及び処理性能のどちらか一方に基づいて転送方式を決定してもよい。また、下記の例では、ネットワーク19に接続された全てのオーディオ機器に対して同一の転送方式を適用する場合について説明するが、個々のオーディオ機器ごとに転送方式を決定してもよい。
AM変調方式やBit拡張方式では、転送先のオーディオ機器(例えば、TV17)が転送方式に未対応の機器であり、LFEチャンネルの音響信号を混ぜたL,Rチャンネルの音響信号をそのまま再生したとしても違和感のない音で再生することが可能となる。AVシステム10が適用されるネットワーク19内には、AVアンプ14のような潤沢なDSPを備えているオーディオ機器がある一方で、スピーカ装置単体のように単に受信した音楽データを再生するだけのものもある。このような場合に、上記した転送方法は、転送先のオーディオ機器に高い処理性能を求めず、簡単な処理だけで元の2chの音楽を再生することが可能となる。従って、世代、性能、目的、ソリューションなどが異なるオーディオ機器間において、複数の信号を混ぜたデータを限られた音声帯域内で適切に転送することが可能である。
例えば、上記実施形態では、L,Rチャンネルの音響信号に低域のLFEチャンネルの音響信号を混ぜたが、混ぜる音響信号は、LFEチャンネルの音響信号に限らず、例えば警告音等の信号でもよい。また、混ぜられる信号は、L,Rチャンネルの音響信号に限らず、サラウンドレフト(SL)チャンネルやセンター(C)チャンネルの音響信号でもよい。
また、上記実施形態において、AVアンプ13は、転送先のオーディオ機器ごとに転送方式を変更してもよい。例えば、AVアンプ13は、TV17とAM変調方式で転送する一方で、AVアンプ14とBit拡張方式で転送を実行してもよい。
Claims (9)
- 他のオーディオ機器に向けて音響信号を送信する送信部と、
前記音響信号と、前記音響信号に係わる付加情報とを1つのまとめたデータに変換し、前記送信部から前記他のオーディオ機器に向けて転送する転送処理の方式として、複数の方式の処理が実行可能な転送手段と、
前記音響信号を転送する際の優先事項及び前記音響信号に係わる処理性能の少なくとも一つに応じて、前記転送手段が実行する前記転送処理の方式を選択する選択手段と、を備え、
前記転送手段は、可聴帯域のうちで人の耳に聞こえにくい帯域内又は非可聴帯域内の周波数のキャリア信号に対し、前記付加情報を用いてAM変調し、AM変調した信号を前記音響信号に加算するAM変調手段を有し、
前記付加情報は、低域チャンネルの低域信号であり、
前記AM変調手段は、前記低域信号をダウンサンプリングしてAM変調することを特徴とするオーディオ機器。 - 転送先の前記他のオーディオ機器の処理性能に関する情報である機器情報を取得する取得手段を、さらに備え、
前記選択手段は、前記取得手段により取得した前記機器情報に基づいて、前記転送手段が実行する前記転送処理の方式を選択することを特徴とする請求項1に記載のオーディオ機器。 - 前記選択手段は、前記優先事項として前記音響信号のチャンネル数に基づいて、前記転送手段が実行する前記転送処理の方式を選択することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のオーディオ機器。
- 前記転送手段は、前記音響信号の量子化bitを拡張し、拡張して確保したデータの拡張領域に前記付加情報を設定して転送するBit拡張手段を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れかに記載のオーディオ機器。
- 前記転送手段は、前記付加情報として前記音響信号のゲインを調整する制御データを設定することを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れかに記載のオーディオ機器。
- 他のオーディオ機器に向けて音響信号を送信する送信部と、
前記音響信号と、前記音響信号に係わる付加情報とを1つのまとめたデータに変換し、前記送信部から前記他のオーディオ機器に向けて転送する転送処理の方式として、複数の方式の処理が実行可能な転送手段と、
前記音響信号を転送する際の優先事項及び前記音響信号に係わる処理性能の少なくとも一つに応じて、前記転送手段が実行する前記転送処理の方式を選択する選択手段と、を備え、
前記転送手段は、可聴帯域のうちで人の耳に聞こえにくい帯域内又は非可聴帯域内の周波数のキャリア信号に対し、前記付加情報を用いてAM変調し、AM変調した信号を前記音響信号に加算するAM変調手段を有し、
前記選択手段は、前記他のオーディオ機器の処理性能が低いと判定した場合、前記転送手段に対して前記AM変調手段による転送を実行させることを特徴とするオーディオ機器。 - 他のオーディオ機器に向けて音響信号を送信する送信部と、
前記音響信号と、前記音響信号に係わる付加情報とを1つのまとめたデータに変換し、前記送信部から前記他のオーディオ機器に向けて転送する転送処理の方式として、複数の方式の処理が実行可能な転送手段と、
前記音響信号を転送する際の優先事項及び前記音響信号に係わる処理性能の少なくとも一つに応じて、前記転送手段が実行する前記転送処理の方式を選択する選択手段と、を備え、
前記転送手段は、
可聴帯域のうちで人の耳に聞こえにくい帯域内又は非可聴帯域内の周波数のキャリア信号に対し、前記付加情報を用いてAM変調し、AM変調した信号を前記音響信号に加算するAM変調手段と、
前記音響信号の量子化bitを拡張し、拡張して確保したデータの拡張領域に前記付加情報を設定して転送するBit拡張手段と、
を備え、
前記Bit拡張手段は、前記音響信号をアップサンプリングし、前記拡張領域を増大させることを特徴とするオーディオ機器。 - 他のオーディオ機器に向けて音響信号を送信する送信部と、
前記音響信号と、前記音響信号に係わる付加情報とを1つのまとめたデータに変換し、前記送信部から前記他のオーディオ機器に向けて転送する転送処理の方式として、複数の方式の処理が実行可能な転送手段と、
前記音響信号を転送する際の優先事項及び前記音響信号に係わる処理性能の少なくとも一つに応じて、前記転送手段が実行する前記転送処理の方式を選択する選択手段と、を備え、
前記転送手段は、前記音響信号のサンプリング周波数を維持した状態でアップサンプリングし、アップサンプリングして確保したサンプル間の拡張領域に前記付加情報を設定して転送するサンプリング周波数拡張手段を備えることを特徴とするオーディオ機器。 - 音響信号と、前記音響信号に係わる付加情報とを1つのまとめたデータに変換し、他のオーディオ機器に向けて転送する転送処理の方式として、実行可能な複数の方式の処理のうち、前記音響信号を転送する際の優先事項及び前記音響信号に係わる処理性能の少なくとも一つに応じて、実行する前記転送処理の方式を選択する選択ステップと、
前記音響信号と、前記付加情報とを1つのまとめたデータに変換する変換ステップと、
前記1つにまとめたデータを前記他のオーディオ機器に向けて送信する送信ステップと、を含み、
前記変換ステップは、可聴帯域のうちで人の耳に聞こえにくい帯域内又は非可聴帯域内の周波数のキャリア信号に対し、前記付加情報を用いてAM変調し、AM変調した信号を前記音響信号に加算し、
前記付加情報は、低域チャンネルの低域信号であり、
前記変換ステップは、前記低域信号をダウンサンプリングしてAM変調することを特徴とする音響信号の転送方法。
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