JPH1141699A

JPH1141699A - 音響処理回路

Info

Publication number: JPH1141699A
Application number: JP9207337A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Suzuki; 達也鈴木
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-07-16
Filing date: 1997-07-16
Publication date: 1999-02-12

Abstract

(57)【要約】【課題】ディスクリート・デジタル・マルチチャンネ
ル方式に対応し、音質の悪化がなく、入力振幅の急変に
対して異常音を発生しない音響処理回路を提供する。【解決手段】Ｌch〜ＲＳchのデジタル音声信号に係数
乗算器２Ｌ〜２ＲＳで乗算係数ａを乗算するとともにＬ
ＦＥchのデジタル音声信号に係数乗算器４で乗算係数ｂ
を乗算して振幅を低減し、加算器３で加算した合成音声
信号をリミッタ回路６に入力し、所定のしきい値ｃを超
える振幅を前記しきい値ｃに制限したのち、係数乗算器
１１で乗算係数ｄを乗算して元の振幅に復元したのち、
ローパスフィルタ１２で低域成分のみを抽出して、低域
専用スピーカチャンネルＳＷchの出力とする。ローパス
フィルタ１２の入力は元の振幅に復元されて振幅不足に
よる周波数特性悪化がなく、また、リミッタ回路６の入
力の急激な振幅変化による異常音は高域成分として除去
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マルチチャンネル
音声信号の低域成分を抽出して出力する機能を備えた音
響処理回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の音声圧縮技術の進歩、および信号
処理の高速化により、従来の２チャンネルのステレオ信
号よりもチャンネル数の多いマルチチャンネル音声信号
の記録再生が民生機器レベルで実用化されてきている。
たとえば、ドルビー研究所が開発したＡＣ−３方式、Ｄ
ＴＳ社が開発したＤＴＳ方式、およびＭＰＥＧ２方式
（以下、これらをディスクリート・デジタル・マルチチ
ャンネル方式と称す）などが代表的なものである。市場
においては、このディスクリート・デジタル・マルチチ
ャンネル方式を採用した光ディスクのソフトウエアおよ
びハードウエアがすでに発売されている。

【０００３】これらのマルチチャンネル音声記録方式の
特徴は、第１に、各チャンネルの音声信号を、各チャン
ネル間に相関が全くない完全に独立した音声として、記
録できることである。第２に、各チャンネルの音声信号
は、それぞれ低域からサンプリング周波数で制限される
高域までの、広い周波数帯域の信号を記録できることで
ある。たとえば、１９９６年に規格化され、発売され始
めているDigital Versataile Disk（以下、ＤＶＤと称
す）で採用されているディスクリート・デジタル・マ
ルチチャンネル方式の１つでは、２０Hzから２０KHz の
帯域を持つ独立したチャンネルを５つと、１２０Hzまで
の帯域を持つ低域専用チャンネルを１つ持っている。

【０００４】従来、民生分野では、このようなマルチチ
ャンネル音声信号を、一旦、２チャンネルのステレオ信
号にエンコードして記録し、その音声信号を再生すると
きには、ステレオ信号をマルチチャンネル音声信号にデ
コードする方法が主流であった。たとえば、ドルビー・
サラウンド方式などがこの方法に当たる。レーザーディ
スクやビデオカセットの映画音声の記録には、この方式
が最も多く用いられてきた。

【０００５】この方式の最大の特徴は、２チャンネルの
ステレオ信号と完全に互換性がある形式でマルチチャン
ネル音声信号を記録再生できることである。しかし、こ
の方式では、マルチチャンネルの各チャンネルが、記録
媒体に記録されたステレオ信号の和や差などの信号処理
で取り出されるために、各チャンネルの独立性が失われ
る。このため、再生されるマルチチャンネル音声信号
は、エンコード前の独立した音声信号とは全く別の信号
となってしまう。

【０００６】このような欠点を少しでも解消するため、
ドルビー・プロロジック回路と呼ばれるアクティブマト
リックス方式が開発されている。このアクティブマトリ
ックス方式は、ステレオ信号から和や差の信号処理で取
り出したマルチチャンネル音声信号のうち、あるチャン
ネルの信号成分が支配的な場合は、それ以外のチャンネ
ルの振幅を下げ、支配的なチャンネルのみを再生するこ
とにより各チャンネルの独立性を保とうと言うものであ
る。しかし、このアクティブマトリックス方式はある１
つのチャンネルのみが支配的な場合には有効であるが、
すべてのチャンネルがそれぞれほぼ均等な振幅の信号を
持つ場合には、その効果が殆ど発揮されない。

【０００７】新しいディスクリート・デジタル・マルチ
チャンネル方式では、従来の２チャンネルのステレオ信
号を記録する方式のような各チャンネルの独立性の問題
が完全に解決されている。この新しいディスクリート・
デジタル・マルチチャンネル方式は主として映画音声の
記録再生に採用され、各チャンネルの独立性が確保でき
るために、台詞の明瞭性、音の方向感や移動感、広がり
感などが向上し、臨場感ある音響再生が楽しめるように
なった。また、最近では映画のみでなく、音楽の新しい
表現手段として用いられる試みもなされている。

【０００８】ところで、これらのマルチチャンネル音声
信号を再生する場合、使用するスピーカは、低域から高
域までの広い周波数帯域をカバーするものを使用するこ
とが望ましい。たとえば、前記アクティブマトリックス
方式の場合、入力されたステレオ信号から左、中央、
右、後方の４チャンネルの音声信号がデコードされる。
このうち、後方の信号に関してはその周波数帯域は１０
０Hzから７KHz までであるが、左、中央、右の３チャン
ネルの信号については２０Hzから２０KHz までの広い帯
域を持っている。したがって、少なくとも左、中央、右
の３チャンネルについては、２０Hzから２０KHz までの
周波数帯域をカバーできる同じスピーカを使用すること
が望ましい。また、前記ディスクリート・デジタル・マ
ルチチャンネル方式では、左、中央、右、左後方、右後
方の５チャンネルの信号は２０Hzから２０KHz の周波数
帯域を持つため、すべてのチャンネルのスピーカについ
て２０Hzから２０KHzまでの再生周波数帯域を持つこと
が望ましい。

【０００９】スピーカについては、一般に、そのキャビ
ネットサイズを大きくすれば低域の再生能力を高くでき
る。したがって、音声信号の持つ低域成分まで十分に再
生するためには、大きなスピーカを用いればよい。しか
し、家庭内にこのような再生システムを導入する場合、
ディスプレイ装置の周辺や聴取者の後方に、音声信号が
持つ低域成分を十分に再生できるほどの大きなスピーカ
を設置できないのが実状である。このような場合には、
低域が不足するために本来の迫力ある音声を再現するこ
とができない。

【００１０】このような不具合を解決するために、サブ
ウーハまたはスーパーウーハと呼ばれる低域専用スピー
カを使用し、低域を補強するのが一般的である。そし
て、アクティブマトリックス回路を搭載した機器では、
この低域専用スピーカに供給するための低域信号をアク
ティブマトリックス回路の出力から合成する回路を備え
ているのが普通である。

【００１１】図５はアクティブマトリックス方式による
音響処理回路の構成例を示すブロック図である。図５に
おいて、２チャンネルの音声信号がアクティブマトリッ
クス回路５１に入力されると、アクティブマトリックス
回路５１は入力された２チャンネルの音声信号を左チャ
ンネル（以下、Ｌchと記す）、中央チャンネル（以下、
Ｃchと記す）、右チャンネル（以下、Ｒchと記す）、後
方チャンネル（以下、Ｓchと記す）の４チャンネルの信
号にデコードする。デコードされた４チャンネルの音声
信号のうち、Ｌch、Ｃch、Ｒchの３チャンネルの音声信
号は、それぞれハイパスフィルタ５２Ｌ、５２Ｃ、５２
Ｒによって高域成分のみが取り出され、Ｌch、Ｃch、Ｒ
chの音声信号として出力される。

【００１２】また、Ｌch、Ｃch、Ｒchの音声信号は加算
器５３にも入力され、それぞれの音声信号が加算され
る。ローパスフィルタ５４のカットオフ周波数はハイパ
スフィルタ５２Ｌ〜５２Ｒのカットオフ周波数とほぼ同
じに設定され、Ｌch、Ｃch、Ｒchの低域成分のみを抜き
出す。このローパスフィルタ５４の出力は、低域専用ス
ピーカのための低域専用スピーカチャンネル（以下、Ｓ
Ｗchと記す）として、新たに合成されたものである。な
お、ここではハイパスフィルタ５２Ｌ〜５２Ｒおよびロ
ーパスフィルタ５４のカットオフ周波数は、いずれも約
１００Hzに設定されている。なお、ハイパスフィルタ５
２Ｌ〜５２Ｒは、低価格の機種においては省略されるこ
とがある。

【００１３】図５に示した音響処理回路に低域専用スピ
ーカを接続することにより、Ｌch、Ｃch、Ｒchの低域信
号がその低域専用スピーカから再生されるため、Ｌch、
Ｃch、Ｒchのスピーカの低域再生能力が低い場合でも低
域の不足を避けることができる。また、低域専用スピー
カに供給される低域成分は約１００Hz以下の信号であ
り、この帯域は音源の位置が特定しにくいため、前記低
域専用スピーカを部屋のどの場所においても音源方向に
関してとくに違和感を感じることがない。

【００１４】また、アクティブマトリックス回路５１で
は、たとえば、Ｌchに大きな音声がある場合にはＣch、
Ｒchは殆ど音声が出なくなり、また、Ｃchに大きな音声
がある場合にはＬch、およびＲchは殆ど音声が出なくな
る。したがって、加算器５３以降の回路において、音声
信号に対して余分な振幅マージンを設けなくても信号の
オーバーフローを起こすことがない。

【００１５】このような音響処理回路をデジタル回路と
して構成しても、Ｌch、Ｃch、Ｒchの信号を加算する加
算器５３において余分な振幅マージンを必要としない。
このため、余分な振幅マージンを取るために加算器５３
で加算する前にあらかじめ振幅を下げておくと言った処
理が不要である。このことから、余分な振幅マージンを
取りにくいデジタル回路でも、この音響処理回路を容易
に実現することができる。

【００１６】なお、アクティブマトリックス回路に関す
る技術については、ＪＡＳジャーナル（１９８９年５
月、第２２ページ〜第２６ページ）などの文献に詳しく
解説されている。

【００１７】一方、複数のチャンネルを完全に独立した
信号で記録できる前述の新しいマルチチャンネル記録再
生方式では、若干事情が異なってくる。

【００１８】第１に、各チャンネルは互いに独立した信
号であるため、各チャンネルの信号を１つの信号にする
ために加算すると、その加算器以降の回路においては加
算された信号成分の数だけ振幅が増加する。そのため、
回路に充分な振幅マージンを設ける必要がある。たとえ
ば、２つのチャンネルの信号を加算する場合、双方のチ
ャンネルが同相同振幅で最大振幅の信号であったとする
と、加算器以降の回路において約６ｄＢの振幅マージン
が必要となる。このような振幅マージンがなければ、加
算器以降の回路において約６ｄＢの信号のオーバーフロ
ーを起こしてしまう。

【００１９】第２に、すべてのチャンネルが低い周波数
から高い周波数までの広い周波数帯域の信号を扱うこと
になるため、低域成分を抜き出す対象のチャンネル数が
増えることになる。したがって、加算した振幅の値がか
なり高い信号になる可能性がある。たとえば、ＤＶＤで
採用されているディスクリート・デジタル・マルチチャ
ンネル方式の機器において、１つの低域専用チャンネル
と他の５チャンネルのすべての信号を加算した場合、そ
の加算信号は最大８．１６倍の振幅となる。各チャンネ
ルの元の信号が２Ｖｒｍｓの最大値を持つ場合には、最
大１６．２Ｖｒｍｓに達してしまう。なお、ここで倍率
が６倍ではなく８．１６倍であるのは、低域専用チャン
ネルが他のチャンネルよりも１０ｄＢ低く記録されてお
り、再生時に＋１０ｄＢ（３．１６倍）されるためであ
る。

【００２０】現在の多くの音響機器は、入力振幅を最大
２Ｖｒｍｓとして設計されているものが多く、上記のよ
うな１６．２Ｖｒｍｓの信号が入力されるとオーバーフ
ローを起こし、異常な音が発生する原因となる。そのた
め、ディスクリート・デジタル・マルチチャンネル方式
の各チャンネルの信号を加算して低域成分を抽出したの
ちの振幅が２Ｖｒｍｓを超えないように、リミッタ回路
によって制限する必要がある。

【００２１】第３に、このようなディスクリート・デジ
タル・マルチチャンネル方式では、低域専用スピーカが
ない場合に対処して、使用するスピーカの低域再生能力
に応じ、低域再生能力の低いスピーカが接続されたチャ
ンネルから低域再生能力の比較的高い他のチャンネルへ
低域成分を再配分する回路が設けられることがある。従
来のアクティブマトリックス回路においても、この低域
再配分回路が設けられる場合があったが、Ｓchには低域
成分が殆どないため、ＣchからＬchおよびＲchに低域成
分を再配分すると言う簡単な回路で実現できた。しか
し、ディスクリート・デジタル・マルチチャンネル方式
においては、Ｓchも他のチャンネルと同様に低域成分を
持っているため、その低域再配分の回路およびその制御
は複雑になってしまう。

【００２２】上記のような、低域専用スピーカのための
低域信号を合成して出力したり、あるチャンネルの低域
成分を他のチャンネルに再配分する音響処理回路を構成
する場合、デジタル回路で構成すると、比較的簡単な構
成で実現でき、また、その制御も容易になると言う長所
が期待できる。

【００２３】図６は上記のディスクリート・デジタル・
マルチチャンネル方式の特徴を考慮した従来の音響処理
回路の構成例を示すブロック図である。この例のディス
クリート・デジタル・マルチチャンネル方式では、マル
チチャンネル音声信号として、Ｌch、Ｃch、Ｒch、左後
方チャンネル（以下、ＬＳchと記す）、右後方チャンネ
ル（以下、ＲＳchと記す）、および低域専用チャンネル
（以下、ＬＦＥchと記す）の６チャンネルを備え、その
うち、ＬＦＥchの周波数帯域は約２０Hzから約１２０Hz
以下の低域であるが、その他の５チャンネルは約２０Hz
から約２０KHzまでの周波数帯域を持っているとする。

【００２４】また、この音響処理回路では、Ｌch、Ｃc
h、Ｒch、ＬＳch、ＲＳchには低域再生能力の低いスピ
ーカが接続され、ＳＷchには低域専用スピーカが接続さ
れることを想定している。したがって、この音響処理回
路は、Ｌch、Ｃch、Ｒch、ＬＳch、ＲＳchの５チャンネ
ルの音声信号は、それぞれハイパスフィルタ１Ｌ、１
Ｃ、１Ｒ、１ＬＳ、１ＲＳに入力され、低域成分が除去
されて出力される。これらのハイパスフィルタのカット
オフ周波数ｆc は、ここでは１００Hzに設定している。

【００２５】一方、Ｌch、Ｃch、Ｒch、ＬＳch、ＲＳch
の５チャンネルの音声信号は、それぞれ係数乗算器２
Ｌ、２Ｃ、２Ｒ、２ＬＳ、２ＲＳにより乗算係数ａが乗
じられて出力される。これら５つの出力は加算器３に入
力される。また、ＬＦＥchの音声信号は係数乗算器４に
より乗算係数ｂが乗じられて出力される。この出力も加
算器３に入力される。加算器３の出力は、ローパスフィ
ルタ５に入力され、高域成分が除去されて出力される。
ここで、ローパスフィルタ５のカットオフ周波数ｆc は
前記ハイパスフィルタと同じ１００Hzに設定している。

【００２６】ローパスフィルタ５の出力はリミッタ回路
６に入力される。リミッタ回路６では、ローパスフィル
タ５の出力信号を整流器７により整流し、平滑器８によ
り平滑化したレベルをレベル制御器９において所定のし
きい値ｃと比較する。しきい値ｃよりローパスフィルタ
５の出力信号の振幅が大きい場合、レベル制御器９はリ
ミッタ回路６に入力されたローパスフィルタ５の出力信
号の振幅をしきい値ｃになるように可変係数乗算器１０
により制限して出力する。リミッタ回路６の出力は係数
乗算器１１に入力される。係数乗算器１１に入力された
リミッタ回路６の出力信号は乗算係数ｄが乗じられ、Ｓ
Ｗchの音声信号として出力される。

【００２７】つぎに各乗算係数について説明する。係数
乗算器２Ｌないし係数乗算器２ＲＳの乗算係数ａおよび
係数乗算器４の乗算係数ｂは、加算器３以降の回路にお
いてオーバーフローを起こさないように設定する。ここ
で、ＬＦＥchは他の５チャンネルに比べて１０ｄＢ低い
レベルで記録媒体に記録されているので、加算器３に入
力する前に＋１０ｄＢ（α＝３．１６とする）の処理を
しなければならない。これらの条件から、乗算係数ａと
乗算係数ｂとは下記のようになる。

【００２８】ａ＝１／（５＋α）＝１／（５＋３．１
６）＝約０．１２（−１８．２ｄＢ）ｂ＝α／（５＋α）＝３．１６／（５＋３．１６）＝約
０．３９（−８．２ｄＢ）また、係数乗算器１１の乗算係数ｄは、係数乗算器２Ｌ
〜２ＲＳおよび係数乗算器４で減衰させた振幅を、また
元の振幅に戻すための値を入れる。したがって、乗算係
数ｄは下記のようになる。

【００２９】ｄ＝５＋α＝５＋３．１６＝８．１６（＋
１８．２ｄＢ）つぎに、リミッタ回路６のしきい値ｃについて説明す
る。リミッタ回路６の出力は、係数乗算器２Ｌないし係
数乗算器２ＲＳおよび係数乗算器４で減衰させた振幅を
係数乗算器１１により補償するだけの乗算係数ｄ＝（５
＋α）を乗算されるため、リミッタ回路６の出力信号の
最大振幅が１／（５＋α）を超えていると、係数乗算器
１１の出力信号はオーバーフローしてしまう。このた
め、リミッタ回路６の出力信号の最大振幅は１／（５＋
α）以下でなければならない。したがって、リミッタ回
路６のしきい値ｃは以下のようになる。

【００３０】ｃ＝１／（５＋α）＝約０．１２以上のように構成された音響処理回路の動作について、
ディスクリート・デジタル・マルチチャンネル音声信号
を例に説明する。まず、ディスクリート・デジタル・マ
ルチチャンネル音声信号について、Ｌchに周波数が３０
Hz、振幅がこの回路で取り得る最大振幅１．０に対し
０．０５（−２６ｄＢＦＳ）である正弦波が入力してお
り、その他のチャンネルには音声信号が含まれない場合
を考える。Ｌchの信号は、係数乗算器２Ｌにより乗算係
数α＝０．１２を乗じられるので、係数乗算器２Ｌの出
力の最大振幅は０．００６となる。つぎに、この信号は
加算器３に入力されるが、他のチャンネルには信号が入
力していないため、加算器３の出力の最大振幅は０．０
０６である。つぎに、この信号はローパスフィルタ５に
入力されるが、入力信号の周波数が３０Hzでローパスフ
ィルタ５の通過域にあるので、ローパスフィルタ５の出
力の最大振幅は０．００６のままである。つぎに、この
信号はリミッタ回路６に入力されるが、リミッタ回路６
のしきい値ｃ＝０．１２に対して小さいので、リミッタ
回路６は振幅を制限するようには働かず、その出力信号
の最大振幅は０．００６のままである。つぎに、この信
号は係数乗算器１１により乗算係数ｄ＝８．１６を乗じ
られるので、係数乗算器１１の出力信号の最大振幅は約
０．０５となり、元のＬchの振幅に戻る。

【００３１】つぎに、ディスクリート・デジタル・マル
チチャンネル音声信号について、すべてのチャンネルに
周波数が３０Hz、振幅がこの回路の取り得る最大振幅が
１．０である正弦波が同位相で入力している場合を考え
る。Ｌch、Ｒch、Ｃch、ＬＳch、ＲＳchの信号は、それ
ぞれ係数乗算器２Ｌ、２Ｒ、２Ｃ、２ＬＳ、２ＲＳによ
り乗算係数ａ＝０．１２を乗じられるので、係数乗算器
２Ｌ〜２ＲＳの出力の最大振幅は０．１２となる。一
方、ＬＦＥchの信号は、係数乗算器４により乗算係数ｂ
＝０．３９を乗じられるので、係数乗算器４の出力の最
大振幅は０．３９になる。これら係数乗算器２Ｌ〜２Ｒ
Ｓおよび係数乗算器４の出力が加算器３に入力される
が、その加算器３の出力は０．１２×５＋０．３９＝約
１．０となり、この回路の取り得る最大振幅となる。

【００３２】つぎに、この信号はローパスフィルタ５に
入力されるが、入力信号の周波数が３０Hzでローパスフ
ィルタ５の通過域にあるので、ローパスフィルタ５の出
力は最大振幅１．０のままである。つぎに、この信号は
リミッタ回路６に入力されるが、リミッタ回路６のしき
い値ｃ＝０．１２に対して、はるかに大きな振幅である
ので、この信号の振幅は１．０から、しきい値ｃの０．
１２にまで抑えられてリミッタ回路６から出力される。
つぎに、この信号は係数乗算器１１により乗算係数ｄ＝
８．１６を乗じられるので、係数乗算器１１の出力信号
の最大振幅は約１．０となり、再度、この回路の取り得
る最大振幅となる。

【００３３】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の音響
処理回路では下記に示す２つの不具合点がある。

【００３４】第１に、一般的に、カットオフ周波数が１
００Hz前後の低い周波数に設定されたデジタルフィルタ
は、振幅が小さい入力信号に対して周波数特性が悪くな
る傾向がある。図６に示した音響処理回路では、ローパ
スフィルタ５に入力される音声信号が、元々の振幅に比
べて０．１２倍になるため、振幅を０．１２倍しない場
合に比べて周波数特性が悪くなり、音質上不利になると
言う問題点がある。

【００３５】第２に、リミッタ回路６に所定のしきい値
ｃを超える信号が入力された場合、リミッタ回路６の可
変係数乗算器１０の乗算係数を急激に変化させると、そ
の部分で出力波形に不連続が発生して異常音の原因とな
るため、可変係数乗算器１０の乗算係数を徐々に変化さ
せるが、このためリミッタ回路６の乗算係数が目標の係
数に達するまでの期間、設定したリミッタ回路６のしき
い値よりも大きい信号が出力され、この期間中にオーバ
ーフローを起こすことがあり、これが異常音の原因とな
ると言う問題点がある。

【００３６】上記第１の問題点について詳細に説明す
る。まず、カットオフ周波数を１００Hz前後の低い周波
数に設定した場合に、振幅の小さい入力信号に対して周
波数特性が悪化すると言う現象について説明する。

【００３７】図７は、ローパスフィルタ５として最も一
般的に使用されるデジタルフィルタの構成を示すブロッ
ク図である。図７に示した構成のデジタルフィルタを一
般的にバイクワッド型フィルタと称し、この構成で１２
ｄＢ／ｏｃｔの傾斜を備えたローパスフィルタまたはハ
イパスフィルタを構成することもできる。このバイクワ
ッド型フィルタは、係数乗算器５ａ0 （乗算係数ａ0
）、５ａ1 （乗算係数ａ1 ）、５ａ2 （乗算係数ａ2
）、５ｂ1 （乗算係数ｂ1 ）、５ｂ2 （乗算係数ｂ2
）、遅延器５ｔ1 、５ｔ2 、５ｔ3 、５ｔ4 、および
加算器５ｃから構成される。このフィルタのデータおよ
び乗算係数の語長について、たとえば、データ語長２４
ビット、乗算係数語長１６ビットであるとする。また、
このフィルタの係数乗算器と加算器による語長を１６×
２４＋４３→４３ビットであるとする。このフィルタに
おいて、１００Hzのローパスフィルタを構成する場合の
係数は、サンプリング周波数が４４．１kHz の場合、１
６進数表現（２の補数）で、たとえば、ａ0 ＝＄０００
１、ａ1 ＝＄０００２、ａ2 ＝＄０００１、ｂ1 ＝＄７
ＥＢ５、ｂ2 ＝＄Ｃ１４７となる。

【００３８】このフィルタにおいて、入力信号と乗算係
数ａ0 、遅延器５ｔ1 の値と乗算係数ａ1 、遅延器５ｔ
2 の値と乗算係数ａ2 、遅延器５ｔ3 の値と乗算係数ｂ
1 、遅延器５ｔ4 の値と乗算係数ｂ2 のそれぞれの乗算
結果が加算器５ｃで加算されて出力される一方、遅延器
５ｔ3 に入力される。ここで、出力信号および遅延器５
ｔ3 への入力信号は、加算器５ｃの４３ビットの出力を
２４ビットに丸められる。

【００３９】ここで、乗算係数に着目すると、ａ0 、ａ
1 、ａ2 の値が非常に小さいので、この乗算係数に入力
信号、およびその遅延値を掛け合わせた結果も非常に小
さい値になる。すなわち、乗算結果は４３ビット中の下
位ビットに集中する。入力信号が小さければ小さいほ
ど、乗算結果は下位ビットにしか残らなくなる。この乗
算結果は加算器５ｃで加算されたのち、４３ビット中の
下位１９ビットが捨てられて出力されるが、このときに
乗算結果の殆どが捨てられてしまうことになる。捨てら
れる度合は入力信号が小さくなるほど大きくなり、正確
な演算ができなくなってしまう。これが、入力信号が小
さくなるほど周波数特性が悪化する理由である。

【００４０】図８は、このローパスフィルタ５の周波数
特性の測定結果の一例を示す特性図である。ローパスフ
ィルタ５に入力できる最大振幅を０ｄＢＦＳとし、この
０ｄＢＦＳに対し、−２６ｄＢの振幅から６ｄＢずつ小
さくして、それぞれの周波数特性を測定した結果を示
す。図からわかるように、振幅が−８ｄＢＦＳ辺りから
特性が乱れ始め、−６０ｄＢＦＳでは、元々の周波数特
性とは全く違った特性になってしまう。

【００４１】ここで、前述の従来例で、ディスクリート
・デジタル・マルチチャンネル音声信号について、Ｌch
に周波数が３０Hz、振幅がこの回路で取り得る最大振幅
１．０に対して０．０５（−２６ｄＢＦＳ）である正弦
波が入力しており、その他のチャンネルには音声信号が
含まれない場合について再度考える。音響処理回路への
入力信号の振幅が０．０５（−２６ｄＢＦＳ）であるの
に対してローパスフィルタ５への入力信号の振幅は、そ
れよりも約１８ｄＢ低い０．００６（４４ｄＢＦＳ）で
ある。ここで、図８を参照すると、本来であれば−２６
ｄＢＦＳの周波数特性が得られるはずであるが、係数乗
算器２Ｌ〜２ＲＳで振幅レベルを抑えているため、−４
４ｄＢＦＳの周波数特性となってしまう。すなわち元々
の信号レベルが大きいにも係わらずローパスフィルタ５
の特性の悪い低振幅域で通過し、音質を悪化させてしま
う。

【００４２】つぎに、第２の問題点について説明する。
図９は、リミッタ回路６の具体的な動作例を示す波形図
である。図９では、前述したディスクリート・デジタル
・マルチチャンネル音声信号のすべてのチャンネルに周
波数が３０Hz、振幅がこの回路で取り得る最大振幅が
１．０である正弦波が同位相で入力している場合につい
て説明する。

【００４３】図９（ａ）はリミッタ回路６に入力される
信号を示す。この入力信号は、まず整流器７に入力され
る。整流器７は、具体的には入力信号の絶対値を計算す
る。整流器７の出力波形を図９（ｂ）に示す。整流器７
の出力信号は平滑器８に入力される。平滑器８は、具体
的にはローパスフィルタである。平滑器８の出力波形を
図９（ｃ）に示す。平滑器８の出力信号はレベル制御器
９に入力される。レベル制御器９では、平滑器８の出力
信号としきい値０．１２とを比較し、リミッタ回路６の
入力信号の振幅が前記しきい値よりも低くなるまで可変
係数乗算器１０の乗算係数の値を徐々に小さくする。可
変係数乗算器１０の乗算係数の変化を図９（ｄ）に示
す。この例では、約１０ｍｓで可変係数乗算器１０の乗
算係数を１．０から、ほぼ目標のリミッタ回路のしきい
値０．１２にまで下げている。

【００４４】このように徐々に乗算係数を下げるのは、
乗算係数が急激に変化することによる波形の不連続を避
けるためである。このように可変係数乗算器１０の乗算
係数が変化すると、リミッタ回路の出力波形は図９
（ｅ）のようになる。図９（ｅ）からわかるように、可
変係数乗算器１０の乗算係数が目標値に達するまでの期
間では出力波形の振幅がしきい値を超えてしまう。この
信号が係数乗算器１１に入力され、乗算係数８．１６を
乗じられると、その出力波形は図９（ｆ）のようにな
る。図９（ｅ）でしきい値を超えている部分がオーバー
フローとなり、クリップ波形となってしまう。クリップ
波形には多くの高調波成分が含まれるため、耳障りな異
音を発生することになる。

【００４５】本発明は上記の課題を解決するもので、新
しいマルチチャンネル記録再生方式が登場したことによ
り新たに生じる低域成分合成上の問題点、すなわち音質
の悪化および異常音の発生を解決した音響処理回路を提
供することを目的とする。

【００４６】

【課題を解決するための手段】請求項１に係わる本発明
は、ｎ個（ｎ≧１）の独立した複数チャンネルのうちの
ｍ個（ｍ≦ｎ）の特定チャンネルのデジタル音声信号の
低域成分と１個の低域専用チャンネルのデジタル音声信
号とから１個の低域専用スピーカチャンネルのデジタル
音声信号を生成して出力する機能を備えた音響処理回路
であって、前記ｍ個の特定チャンネルごとに設けられて
デジタル音声信号を入力し、所定のカットオフ周波数ｆ
c より高域成分を通過させて出力するｍ個のハイパスフ
ィルタと、前記ｍ個の特定チャンネルごとに設けられて
デジタル音声信号を入力し、乗算係数ａ（０＜ａ＜１）
で乗算するｍ個の第１の係数乗算器と、前記低域専用チ
ャンネルのデジタル音声信号を入力し、乗算係数ｂ（０
＜ｂ＜１）で乗算する第２の係数乗算器と、前記ｍ個の
第１の係数乗算器および前記第２の係数乗算器の各出力
を加算して合成音声信号を生成する加算器と、前記加算
器の合成音声信号を入力し、前記カットオフ周波数ｆc
より低域成分を通過させる第１のローパスフィルタと、
前記加算器の合成音声信号と前記第１のローパスフィル
タから出力される低域成分信号とを入力し、前記第１の
ローパスフィルタから出力される低域成分信号の振幅を
検出し、検出した振幅が所定のしきい値ｃを超えるとき
には前記加算器の合成音声信号の振幅を前記しきい値ｃ
に制限して出力するリミッタ回路と、前記リミッタ回路
の出力信号を入力し、乗算係数ｄ（ｄ＞１）で乗算する
第３の係数乗算器と、前記第３の係数乗算器の出力信号
を入力し、前記カットオフ周波数ｆc より低域成分を通
過させる第２のローパスフィルタとを備えた音響処理回
路である。

【００４７】本発明によれば、リミッタ回路が入力信号
の急激な振幅変化に対応するまでに発生させる過度的な
オーバーフローによる高調波成分を、第２のローパスフ
ィルタが除去するので、異常音の発生を防止することが
できる。このとき、第２のローパスフィルタの入力信号
の振幅は第３の係数乗算器により復元された振幅である
ので、振幅不足によるローパスフィルタの特性の悪化は
なく、音質を悪化させないようにすることができる。

【００４８】請求項２に係わる本発明は、ｎ個（ｎ≧
１）の独立した複数チャンネルのうちのｍ個（ｍ≦ｎ）
の特定チャンネルのデジタル音声信号の低域成分と１個
の低域専用チャンネルのデジタル音声信号とから１個の
低域専用スピーカチャンネルのデジタル音声信号を生成
して出力する機能を備えた音響処理回路であって、前記
ｎ個のチャンネルごとに設けられてデジタル音声信号を
入力し、所定の遅延時間ｔを与えて出力するｎ個の第１
の遅延器と、前記ｎ個の第１の遅延器の出力信号のうち
前記ｍ個の特定チャンネルごとに設けられてデジタル音
声信号を入力し、所定のカットオフ周波数ｆc より高域
成分を通過させるｍ個のハイパスフィルタと、前記ｍ個
の特定チャンネルごとに設けられてデジタル音声信号を
入力し、乗算係数ａ（０＜ａ＜１）で乗算するｍ個の第
１の係数乗算器と、前記低域専用チャンネルのデジタル
音声信号を入力し、乗算係数ｂ（０＜ｂ＜１）で乗算す
る第２の係数乗算器と、前記ｍ個の第１の係数乗算器お
よび前記第２の係数乗算器の各出力を加算して合成音声
信号を生成する加算器と、前記加算器の合成音声信号を
入力し、前記カットオフ周波数ｆc より低域成分を通過
させる第１のローパスフィルタと、前記加算器の合成音
声信号を入力し、前記遅延時間ｔを与えて出力する第２
の遅延器と、前記第２の遅延器の出力信号と前記第１の
ローパスフィルタから出力される低域成分信号とを入力
し、前記第１のローパスフィルタから出力される低域成
分信号の振幅を検出し、検出した振幅が所定のしきい値
ｃを超えるときには前記第２の遅延器の出力信号の振幅
を前記所定のしきい値ｃに制限して出力するリミッタ回
路と、前記リミッタ回路の出力信号を入力し、乗算係数
ｄ（ｄ＞１）で乗算する第３の係数乗算器と、前記第３
の係数乗算器の出力信号を入力し、前記カットオフ周波
数ｆc より低域成分を通過させる第２のローパスフィル
タとを備えた音響処理回路である。

【００４９】本発明によれば、リミッタ回路が入力信号
の急激な振幅変化に対応する以前に前記リミッタ回路に
入力する信号を遅延させるので、過度的なオーバーフロ
ーにより発生する高調波成分を低減するとともに、発生
した高調波成分は請求項１に係わる本発明と同様に第２
のローパスフィルタで除去することができる。

【００５０】請求項３に係わる本発明は、第１の遅延器
および第２の遅延器の遅延時間ｔについて、リミッタ回
路へ所定のしきい値ｃを超える信号が入力された場合
に、前記リミッタ回路が入力信号の振幅を所定のしきい
値ｃまで下げるのに要する時間と同程度の遅延時間を設
定するようにした請求項２に係わる音響処理回路であ
る。

【００５１】本発明によれば、リミッタ回路が入力信号
の急激な振幅変化に対応する以前に前記リミッタ回路に
前記しきい値を超える信号が入力しないように遅延させ
るので、過度的なオーバーフローによる高調波成分が発
生しないようにすることができる。

【００５２】請求項４に係わる本発明は、低域専用チャ
ンネルの寄与率をα（１≦α≦３．１６）としたとき、
乗算係数ａを１／（ｍ＋α）、乗算係数ｂをα／（ｍ＋
α）、乗算係数ｄを（ｍ＋α）とする請求項１ないし請
求項３のいずれかに係わる音響処理回路である。

【００５３】本発明によれば、加算器が出力する合成音
声信号の振幅が前記加算器以降の回路で取り得る最大振
幅以下となるようにできるとともに、リミッタ回路のし
きい値を超えない振幅の信号に対しては元の振幅に戻す
ことができる。

【００５４】請求項５に係わる本発明は、低域専用チャ
ンネルの寄与率をα（１≦α≦３．１６）としたとき、
リミッタ回路における所定のしきい値ｃを、回路が取り
得る最大振幅の１／（ｍ＋α）に設定する請求項４に係
わる音響処理回路である。

【００５５】本発明によれば、第３の係数乗算器による
係数乗算の結果が第２のローパスフィルタ以降の回路で
取り得る最大振幅以下となるようにできる。

【００５６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明で
は、現在実用化されているＤＶＤに採用されているディ
スクリート・デジタル・マルチチャンネル方式のデコー
ダから出力されるマルチチャンネル音声信号に対応する
音響処理回路として説明する。

【００５７】このディスクリート・デジタル・マルチチ
ャンネル方式では、マルチチャンネル音声信号として、
Ｌch、Ｃch、Ｒch、ＬＳch、ＲＳch、ＬＦＥchの全部で
６チャンネルを持ち、そのうち、ＬＦＥchの周波数帯域
は約２０Hzから約１２０Hz以下の低域であるが、その他
の５チャンネルは約２０Hzから約２０KHz の周波数帯域
を持っている。

【００５８】また、寄与率αは低域専用チャンネルＬＦ
Ｅchが他の５チャンネルに比べて低いレベルで記録媒体
に記録されている場合に係わり、この場合には再生時に
レベルを大きくして再生しなければならない。実施の形
態では、ＬＦＥchが１０ｄＢ低いレベルで記録され、再
生時には音響処理回路内で＋１０ｄＢの処理をするもの
とし、α＝３．１６とする。

【００５９】また、以下の実施の形態の音響処理回路
は、すべてデジタル回路として構成しており、回路上で
取り扱う信号の振幅の最大値を１とする。

【００６０】（実施の形態１）以下、本発明の音響処理
回路の実施の形態１について、図面を参照しながら説明
する。図１は本実施の形態の構成を示すブロック図であ
る。本実施の形態では、１個のＬＦＥchと５つの独立し
たチャンネルとを備え（ｎ＝５）、これらすべてのチャ
ンネルの低域成分を抽出し（ｍ＝５）、低域専用スピー
カチャンネルＳＷchの音声信号として出力する構成とす
る。

【００６１】図１において、Ｌch、Ｒch、Ｃch、ＬＳc
h、ＲＳchの５チャンネルの音声信号は、それぞれハイ
パスフィルタ１Ｌ、１Ｒ、１Ｃ、１ＬＳ、１ＲＳに入力
され、低域成分が除去されて出力される。これら５つの
ハイパスフィルタのカットオフ周波数ｆc は、ここでは
１００Hzに設定している。

【００６２】一方、Ｌch、Ｒch、Ｃch、ＬＳch、ＲＳch
の５チャンネルの音声信号は、それぞれ係数乗算器２
Ｌ、２Ｒ、２Ｃ、２ＬＳ、２ＲＳに入力され、これら係
数乗算器により乗算係数ａが乗じられて出力される。こ
れら５つの出力は加算器３に入力される。また、ＬＦＥ
chの音声信号は、係数乗算器４により乗算係数ｂが乗じ
られて出力される。この出力も加算器３に入力される。
加算器３の出力は、リミッタ回路６における可変係数乗
算器１０に入力されるとともに、カットオフ周波数ｆc
＝１００Hzのローパスフィルタ５に入力され、低域成分
のみが抽出された信号もリミッタ回路６に入力される。

【００６３】リミッタ回路６では、ローパスフィルタ５
の出力信号の振幅と、所定のしきい値ｃとを比較し、し
きい値ｃよりローパスフィルタ５の出力信号の振幅が大
きい場合には、リミッタ回路６に入力された加算器３の
信号を、しきい値ｃになるよう制限して出力する。ま
た、しきい値ｃを超えない信号はそのままの振幅で出力
する。リミッタ回路６の出力は係数乗算器１１に入力さ
れる。係数乗算器１１に入力されたリミッタ回路６の出
力信号は乗算係数ｄが乗じられて、ローパスフィルタ１
２に入力される。ローパスフィルタ１２の出力はＳＷch
の音声信号として出力される。

【００６４】つぎに、各乗算係数について説明する。係
数乗算器２Ｌ〜２ＲＳの乗算係数ａおよび係数乗算器４
の乗算係数ｂは、加算器３以降の回路においてオーバー
フローを起こさないように設定する。ここで、ＬＦＥch
は他の５チャンネルに比べて１０ｄＢ低く記録媒体に記
録されているので、加算器３に入力する前に＋１０ｄＢ
（α＝３．１６とする）の処理をしなければならない。
これらの条件より、乗算係数ａと乗算係数ｂは下記のよ
うになる。

【００６５】ａ＝１／（５＋α）＝１／（５＋３．１
６）＝約０．１２（−１８．２ｄＢ）ｂ＝α／（５＋α）＝３．１６／（５＋３．１６）＝約
０．３９（−８．２ｄＢ）また、係数乗算器１１の乗算係数ｄは、第１および第２
の係数乗算器で減衰させた振幅を元の振幅に戻すための
値とする。したがって、乗算係数ｄは下記のようにな
る。

【００６６】ｄ＝５＋α＝５＋３．１６＝８．１６（＋
１８．２ｄＢ）つぎに、リミッタ回路６のしきい値について説明する。
リミッタ回路６の出力は、係数乗算器１１によって第１
および第２の係数乗算器により減衰させた振幅を補償す
るだけの乗算係数（５＋α）を持っているため、リミッ
タ回路６の出力信号の最大振幅が１／（５＋α）を超え
ていると、係数乗算器１１の出力信号はオーバーフロー
してしまう。このため、リミッタ回路６の出力信号の最
大振幅は１／（５＋α）以下でなければならない。した
がって、リミッタ回路６のしきい値ｃは下記のようにな
る。

【００６７】ｃ＝１／（５＋α）＝約０．１２なお、リミッタ回路６は、整流器７、平滑器８、レベル
制御器９、可変係数乗算器１０で構成されている。これ
は、図６に示した従来例の構成と同じである。

【００６８】以上のように構成された音響処理回路の動
作について説明する。まず、ディスクリート・デジタル
・マルチチャンネル音声信号について、Ｌchに周波数が
３０Hz、振幅がこの回路で取り得る最大振幅１．０に対
して０．０５（−２６ｄＢＦＳ）である正弦波が入力さ
れ、その他のチャンネルには音声信号が含まれない場合
を考える。Ｌchの信号は、係数乗算器２Ｌにより乗算係
数ａ＝０．１２を乗じられるので、係数乗算器２Ｌの出
力の最大振幅は０．００６となる。つぎに、この信号は
加算器３に入力されるが、他のチャンネルには信号が含
まれていないため、加算器３の出力の最大振幅は０．０
０６である。つぎに、この信号はリミッタ回路６に入力
されるが、リミッタ回路６のしきい値ｃ＝０．１２に対
し小さいので、リミッタ回路６は振幅を制限するように
は働かず、その出力信号の最大振幅は０．００６のまま
である。

【００６９】つぎに、この信号は係数乗算器１１により
乗算係数ｄ＝８．１６を乗じられるので、係数乗算器１
１の出力信号の最大振幅は約０．０５となり、元のＬch
の振幅に戻る。つぎに、この信号はローパスフィルタ１
２に入力される。この信号の振幅における周波数特性
は、図８に示した−２６ｄＢＦＳの特性である。これに
対して、前述の従来例では−２６ｄＢＦＳよりもさらに
−１８ｄＢ低い−４４ｄＢＦＳの特性であった。同じ振
幅の入力に対して従来例の構成ではローパスフィルタ５
を周波数特性の悪い振幅域で通過するのに対して、本実
施の形態ではローパスフィルタ１２を周波数特性のよい
振幅域で通過するように改善されている。したがって、
その音質も従来例の構成に対し改善されることになる。
なお、ローパスフィルタ５へは周波数特性の悪い振幅域
で信号が通過するが、この振幅域ではリミッタ回路６が
動作しないため、音質に影響することはない。

【００７０】つぎに、ディスクリート・デジタル・マル
チチャンネル音声信号について、すべてのチャンネルの
周波数が３０Hz、振幅がこの回路で取り得る最大振幅
１．０の正弦波が同位相で入力している場合を考える。
Ｌch、Ｒch、Ｃch、ＬＳch、ＲＳchの各信号は、それぞ
れ係数乗算器２Ｌ、２Ｒ、２Ｃ、２ＬＳ、２ＲＳにより
乗算係数ａ＝０．１２が乗じられるので、その出力の最
大振幅はいずれも０．１２となる。一方、ＬＦＥchの信
号は係数乗算器４により乗算係数ｂ＝０．３９を乗じら
れるので、その出力の最大振幅は０．３９になる。これ
らの出力が加算器３に入力されるが、その加算器３の出
力は０．１２×５＋０．３９＝約１．０となり、この回
路の取り得る最大振幅となる。

【００７１】つぎに、この信号はリミッタ回路６に入力
されるが、リミッタ回路６のしきい値ｃ＝０．１２に対
して、はるかに大きい振幅であるので、この信号の振幅
は１．０からしきい値の０．１２にまで抑えられてリミ
ッタ回路６から出力される。つぎに、この信号は係数乗
算器１１により乗算係数ｄ＝８．１６を乗じられるの
で、係数乗算器１１の出力信号の最大振幅は約１．０と
なり、再度、この回路の取り得る最大振幅となる。つぎ
に、この信号はローパスフィルタ１２に入力される。

【００７２】従来例で説明したように、リミッタ回路６
が働いていない状態からリミッタ回路が働くような大き
い信号が急激に入力された場合、リミッタ回路６の可変
係数乗算器１０の乗算係数を徐々に更新するようにして
いるため、可変係数乗算器１０の乗算係数が目標値に到
達するまでの期間では、リミッタ回路６の出力振幅はし
きい値ｃの値を上回ってしまう。図２は上記入力信号例
における、リミッタ回路６からＳＷch出力までの信号を
示す波形図である。図２（ａ）はリミッタ回路６に入力
される信号を示し、図２（ｂ）は可変係数乗算器１０の
乗算係数の変化を示し、図２（ｃ）はリミッタ回路６の
出力波形を示し、図２（ｄ）は係数乗算器１１の出力を
示し、図２（ｅ）はローパスフィルタ１２の出力波形を
示す。

【００７３】本実施の形態のリミッタ回路６では、可変
係数乗算器１０の乗算係数が目標値に達するまでに約１
０ｍｓの時間を要し、乗算係数が目標値に到達するまで
の間に、しきい値ｃ＝０．１２を超えてしまい、図２
（ｄ）に示したように、リミッタ回路６のしきい値を超
えた部分についてはオーバーフローを起こし、クリップ
波形となっている。係数乗算器１１ではオーバーフロー
を起こしてクリップ波形となったが、ローパスフィルタ
１２によりクリップ波形に含まれる高域成分がカットさ
れるため、その出力にはクリップ波形のような急激な波
形の不連続がなくなる。そのため、従来例で発生したよ
うな異常音は、本実施の形態の構成では発生することが
ない。

【００７４】なお、ローパスフィルタ５とローパスフィ
ルタ１２とは同じ特性のものを使用するのがよいが、ロ
ーパスフィルタ５の遮断特性がローパスフィルタ１２の
遮断特性と同等か、それよりも緩い条件を満たせば、必
ずしも同じでなくてよい。

【００７５】以上のように、本実施の形態の音響処理回
路によれば、ローパスフィルタの低振幅域での特性の乱
れによる音質悪化を避けることができるとともに、リミ
ッタ回路が動作するような大きい振幅の信号が急激に入
力された場合でも瞬間的なオーバーフローによる異常音
を発生することがない。

【００７６】なお、本実施の形態では、ディスクリート
・デジタル・マルチチャンネル方式として入力される５
チャンネル（ｎ＝５）のすべての音声信号について低域
成分を抽出したが、たとえば、ＬchとＲchとに低域まで
十分再生できるスピーカが接続されている場合には、Ｃ
ch、ＬＳch、ＲＳchの低域成分のみを抽出する構成とし
てもよい。この場合ｍ＝３として各乗算係数を計算す
る。

【００７７】また、ディスクリート・デジタル・マルチ
チャンネル方式の中にはＬＦＥchが存在しないものも考
えられるが、この場合には、本実施の形態において、Ｌ
ＦＥchの寄与度αをα＝０として本実施の形態を適用す
ればよい。

【００７８】また、本実施の形態では、Ｌch、Ｒch、Ｃ
ch、ＬＳch、ＲＳchについて、それぞれハイパスフィル
タを通して出力しているが、製品によってはこのハイパ
スフィルタを備えない構成も考えられる。ハイパスフィ
ルタがない場合でも、その効果が変わらないことは言う
までもない。

【００７９】（実施の形態２）以下、本発明の音響処理
回路の実施の形態２について図面を参照しながら説明す
る。図３は、本実施の形態の構成を示すブロック図であ
る。本実施の形態では、実施の形態１と同様に、１つの
ＬＦＥchと５つの独立したチャンネルとを備え、これら
すべてのチャンネルの低域成分を抽出し、低域専用スピ
ーカチャンネルＳＷchの音声信号として出力する構成と
する。

【００８０】本実施の形態が実施の形態１と異なる点
は、図１に示した構成に、ハイパスフィルタ１Ｌ、１
Ｒ、１Ｃ、１ＬＳ、１ＲＳのそれぞれの直前に遅延器１
３Ｌ、１３Ｒ、１３Ｃ、１３ＬＳ、１３ＲＳを追加して
設けるとともに、加算器３とリミッタ回路６との間に遅
延器１４を追加して設けた構成としていることにある。

【００８１】遅延器１３Ｌ〜１３ＲＳおよび遅延器１４
の遅延時間ｔは、リミッタ回路６が働いていない状態に
リミッタ回路６が働くような大きい振幅の信号が急激に
入力されたとき、リミッタ回路６の可変係数乗算器１０
の乗算係数が目標値に達するまでの時間と同じ程度の時
間を設定する。本実施の形態のリミッタ回路６では、可
変係数乗算器１０の乗算係数が目標値に達するまでに約
１０ｍｓを要するため、遅延器１３Ｌ〜１３ＲＳおよび
遅延器１４の遅延時間ｔを約１０ｍｓに設定する。な
お、他の構成要素については実施の形態１と同じであ
る。

【００８２】以上のように構成された音響処理回路の動
作について説明する。まず、ディスクリート・デジタル
・マルチチャンネル音声信号について、Ｌchに周波数が
３０Hz、振幅がこの回路で取り得る最大振幅１．０に対
して０．０５（−２６ｄＢＦＳ）である正弦波が入力さ
れており、その他のチャンネルには音声信号が含まれな
い場合を考える。このような入力では実施の形態１で述
べたように、リミッタ回路６は働かない。この場合、実
施の形態１と殆ど同じ動作であるが、遅延器１３Ｌ〜１
３ＲＳおよび遅延器１４による遅延時間ｔ＝１０ｍｓだ
け出力信号が遅れる点だけが異なる。

【００８３】つぎに、ディスクリート・デジタル・マル
チチャンネル音声信号について、すべてのチャンネルに
周波数が３０Hz、振幅がこの回路で取り得る最大振幅
１．０の正弦波が同位相で入力している場合を考える。
Ｌch、Ｒch、Ｃch、ＬＳch、ＲＳchの信号は、それぞれ
係数乗算器２Ｌ、２Ｒ、２Ｃ、２ＬＳ、２ＲＳにより乗
算係数ａ＝０．１２を乗じられるので、その出力の最大
振幅は０．１２となる。一方、ＬＦＥchの信号は、係数
乗算器４により乗算係数ｂ＝０．３９を乗じられるの
で、その出力の最大振幅は０．３９となる。これらの出
力が加算器３に入力されるが、その加算器３の出力は
０．１２×５＋０．３９＝約１．０となり、この回路で
取り得る最大振幅となる。つぎに、この信号はリミッタ
回路６に入力される。このとき、振幅を検出するための
信号はローパスフィルタ５を通してリミッタ回路６に入
力されるが、リミッタ回路６の可変係数乗算器１０に入
力される信号には、遅延器１４によって時間遅延ｔ＝１
０ｍｓが与えられる。リミッタ回路６に入力される信号
は、リミッタ回路６のしきい値ｃ＝０．１２に対して、
はるかに大きい振幅の信号であるので、この信号の振幅
は１．０からしきい値の０．１２まで抑えられてリミッ
タ回路６から出力される。つぎに、この信号は係数乗算
器１１により乗算係数ｄ＝８．１６を乗じられるので、
係数乗算器１１の出力信号の最大振幅は約１．０とな
り、再度、この回路の取り得る最大振幅となる。つぎ
に、この信号はローパスフィルタ１２に入力される。

【００８４】図４は上記入力信号例における、リミッタ
回路６からＳＷch出力までの信号を示す波形図である。
図４（ａ）はリミッタ回路６の可変係数乗算器１０に入
力される信号を示し、図４（ｂ）は可変係数乗算器１０
の乗算係数の変化を示し、図４（ｃ）はリミッタ回路６
の出力波形を示し、図４（ｄ）は係数乗算器１１の出力
を示し、図４（ｅ）はローパスフィルタ１２の出力波形
を示す。本実施の形態におけるリミッタ回路６では、可
変係数乗算器１０の乗算係数が目標値に達するまでに約
１０ｍｓの時間を要する。しかし、リミッタ回路６では
図４（ａ）に示した信号よりも１０ｍｓ先行した信号に
基づいて可変係数乗算器１０の乗算係数を更新するた
め、この乗算係数の変化は、可変係数乗算器１０への入
力信号がしきい値ｃを超える１０ｍｓ前に始まり、可変
係数乗算器１０の乗算係数が目標値に到達したのちに信
号がリミッタ回路６に入力されるため、図４（ｃ）に示
したように、リミッタ回路６の出力はしきい値ｃ＝０．
１２を超えない。したがって、リミッタ回路６の出力が
しきい値ｃを超えないので係数乗算器１１の出力はオー
バーフローを起こすことがない。この信号はローパスフ
ィルタ１２の通過域の信号であるため、図４（ｅ）に示
したように、入力信号がそのまま出力される。

【００８５】以上のように、本実施の形態の音響処理回
路によれば、リミッタ回路が動作するような大きい信号
が急激に入力された場合でも、回路のいかなる部分でも
オーバーフローを起こすことがなく、異常音のない、質
の高い低域成分をＳＷchから出力することができる。な
お、Ｌch、Ｒch、Ｃch、ＬＳch、ＲＳchに挿入されてい
る遅延器１３Ｌ〜１３ＲＳは、ＳＷchから出力される低
域成分との位相を合わせるためのものである。

【００８６】また、本実施の形態の構成では、音響処理
回路に信号が入力されてから出力されるまでに約１０ｍ
ｓの時間遅れが生じ、映像を伴うソースの場合は若干、
気になる場合があると思われるが、質の高い低域が要求
される映像を伴わない音楽ソースである場合には１０ｍ
ｓの時間遅れは何ら問題にならない。

【００８７】なお、本実施の形態では、ディスクリート
・デジタル・マルチチャンネル方式として入力されるす
べてのチャンネルの音声信号について低域成分を抽出し
たが、たとえばＬchとＲchとに低域まで十分再生できる
スピーカが接続されている場合などでは、Ｃch、ＬＳc
h、ＲＳchの低域成分のみを抽出する構成としてもよ
い。この場合、ｍ＝３として各乗算係数を計算する。

【００８８】また、ディスクリート・デジタル・マルチ
チャンネル方式の中にはＬＦＥchが存在しないものも考
えられる。この場合には、本実施の形態において、ＬＦ
Ｅchの寄与度αをα＝０として本実施の形態を適用すれ
ばよい。

【００８９】また、本実施の形態では、Ｌch、Ｒch、Ｃ
ch、ＬＳch、ＲＳchについて、それぞれハイパスフィル
タを通して出力しているが、製品によってはこのハイパ
スフィルタがない構成も考えられる。この場合でも、本
発明の効果が変わらないことは言うまでもない。

【００９０】

【発明の効果】請求項１に係わる本発明は、ｎ個（ｎ≧
１）の独立した複数チャンネルのうちのｍ個（ｍ≦ｎ）
の特定チャンネルのデジタル音声信号の低域成分と１個
の低域専用チャンネルのデジタル音声信号とから１個の
低域専用スピーカチャンネルのデジタル音声信号を生成
して出力する機能を備えた音響処理回路であって、前記
ｍ個の特定チャンネルごとに設けられてデジタル音声信
号を入力し、所定のカットオフ周波数ｆc より高域成分
を通過させて出力するｍ個のハイパスフィルタと、前記
ｍ個の特定チャンネルごとに設けられてデジタル音声信
号を入力し、乗算係数ａ（０＜ａ＜１）で乗算するｍ個
の第１の係数乗算器と、前記低域専用チャンネルのデジ
タル音声信号を入力し、乗算係数ｂ（０＜ｂ＜１）で乗
算する第２の係数乗算器と、前記ｍ個の第１の係数乗算
器および前記第２の係数乗算器の各出力を加算して合成
音声信号を生成する加算器と、前記加算器の合成音声信
号を入力し、前記カットオフ周波数ｆc より低域成分を
通過させる第１のローパスフィルタと、前記加算器の合
成音声信号と前記第１のローパスフィルタから出力され
る低域成分信号とを入力し、前記第１のローパスフィル
タから出力される低域成分信号の振幅を検出し、検出し
た振幅が所定のしきい値ｃを超えるときには前記加算器
の合成音声信号の振幅を前記しきい値ｃに制限して出力
するリミッタ回路と、前記リミッタ回路の出力信号を入
力し、乗算係数ｄ（ｄ＞１）で乗算する第３の係数乗算
器と、前記第３の係数乗算器の出力信号を入力し、前記
カットオフ周波数ｆc より低域成分を通過させる第２の
ローパスフィルタとを備えた音響処理回路とすることに
より、第２のローパスフィルタを第３の係数乗算器の後
に設け、復元した振幅により低域成分信号を抽出して低
域専用スピーカチャンネルの信号を出力するので、従来
例にあった低振幅における周波数特性の悪化がなく、音
質のよい音響処理回路を実現することができるととも
に、リミッタ回路で発生する過度的な異常音も高域成分
として除去することができる。

【００９１】請求項２に係わる本発明は、ｎ個（ｎ≧
１）の独立した複数チャンネルのうちのｍ個（ｍ≦ｎ）
の特定チャンネルのデジタル音声信号の低域成分と１個
の低域専用チャンネルのデジタル音声信号とから１個の
低域専用スピーカチャンネルのデジタル音声信号を生成
して出力する機能を備えた音響処理回路であって、前記
ｎ個のチャンネルごとに設けられてデジタル音声信号を
入力し、所定の遅延時間ｔを与えて出力するｎ個の第１
の遅延器と、前記ｎ個の第１の遅延器の出力信号のうち
前記ｍ個の特定チャンネルごとに設けられてデジタル音
声信号を入力し、所定のカットオフ周波数ｆc より高域
成分を通過させるｍ個のハイパスフィルタと、前記ｍ個
の特定チャンネルごとに設けられてデジタル音声信号を
入力し、乗算係数ａ（０＜ａ＜１）で乗算するｍ個の第
１の係数乗算器と、前記低域専用チャンネルのデジタル
音声信号を入力し、乗算係数ｂ（０＜ｂ＜１）で乗算す
る第２の係数乗算器と、前記ｍ個の第１の係数乗算器お
よび前記第２の係数乗算器の各出力を加算して合成音声
信号を生成する加算器と、前記加算器の合成音声信号を
入力し、前記カットオフ周波数ｆc より低域成分を通過
させる第１のローパスフィルタと、前記加算器の合成音
声信号を入力し、前記遅延時間ｔを与えて出力する第２
の遅延器と、前記第２の遅延器の出力信号と前記第１の
ローパスフィルタから出力される低域成分信号とを入力
し、前記第１のローパスフィルタから出力される低域成
分信号の振幅を検出し、検出した振幅が所定のしきい値
ｃを超えるときには前記第２の遅延器の出力信号の振幅
を前記所定のしきい値ｃに制限して出力するリミッタ回
路と、前記リミッタ回路の出力信号を入力し、乗算係数
ｄ（ｄ＞１）で乗算する第３の係数乗算器と、前記第３
の係数乗算器の出力信号を入力し、前記カットオフ周波
数ｆc より低域成分を通過させる第２のローパスフィル
タとを備えた音響処理回路とすることにより、請求項１
に係わる本発明と同じ効果を得ることができるととも
に、リミッタ回路に入力する信号を遅延させるので、し
きい値を超える入力に対するリミッタ回路の応答動作を
容易にして異常音の発生を低減でき、遅延時間ｔの値を
リミッタ回路の応答に合わせて設定することにより、異
常音が発生しないようにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の音響処理回路の実施の形態１の構成を
示すブロック図

【図２】同実施の形態における各部の信号を示す波形図

【図３】本発明の音響処理回路の実施の形態２の構成を
示すブロック図

【図４】同実施の形態における各部の信号を示す波形図

【図５】従来のアクティブマトリックス方式の音響処理
回路の構成を示すブロック図

【図６】ディスクリート・デジタル・マルチチャンネル
方式に対応する音響処理回路の従来例の構成を示すブロ
ック図

【図７】従来例および本発明の実施の形態で使用するロ
ーパスフィルタの構成を示すブロック図

【図８】従来例および本発明の実施の形態で使用するロ
ーパスフィルタの周波数特性を示す特性図

【図９】ディスクリート・デジタル・マルチチャンネル
方式に対応する従来の音響処理回路における各部の信号
を示す波形図

【符号の説明】

１Ｌ，１Ｒ，１Ｃ，１ＬＳ，１ＲＳハイパスフィルタ２Ｌ，２Ｒ，２Ｃ，２ＬＳ，２ＲＳ係数乗算器（第１
の係数乗算器）３加算器４係数乗算器（第２の係数乗算器）５ローパスフィルタ（第１のローパスフィルタ）５ａ0，５ａ1，５ａ2，５ｂ1，５ｂ2 係数乗算器５ｔ1，５ｔ2，５ｔ3，５ｔ4 遅延器５ｃ加算器６リミッタ回路７整流器８平滑器９レベル制御器１０可変係数乗算器１１係数乗算器（第３の係数乗算器）１２ローパスフィルタ（第２のローパスフィルタ）１３Ｌ，１３Ｒ，１３Ｃ，１３ＬＳ，１３ＲＳ遅延器
（第１の遅延器）１４遅延器（第２の遅延器）５１アクティブマトリックス回路５２Ｌ，５２Ｃ，５２Ｒハイパスフィルタ５３加算器５４ローパスフィルタａ，ｂ，ｄ乗算係数ｃしきい値Ｌch 左チャンネルＣch 中央チャンネルＲch 右チャンネルＬＳch 左後方チャンネルＲＳch 右後方チャンネルＬＦＥch 低域専用チャンネルＳＷch 低域専用スピーカチャンネル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ｎ個（ｎ≧１）の独立した複数チャンネ
ルのうちのｍ個（ｍ≦ｎ）の特定チャンネルのデジタル
音声信号の低域成分と１個の低域専用チャンネルのデジ
タル音声信号とから１個の低域専用スピーカチャンネル
のデジタル音声信号を生成して出力する機能を備えた音
響処理回路であって、前記ｍ個の特定チャンネルごとに
設けられてデジタル音声信号を入力し、所定のカットオ
フ周波数ｆc より高域成分を通過させて出力するｍ個の
ハイパスフィルタと、前記ｍ個の特定チャンネルごとに
設けられてデジタル音声信号を入力し、乗算係数ａ（０
＜ａ＜１）で乗算するｍ個の第１の係数乗算器と、前記
低域専用チャンネルのデジタル音声信号を入力し、乗算
係数ｂ（０＜ｂ＜１）で乗算する第２の係数乗算器と、
前記ｍ個の第１の係数乗算器および前記第２の係数乗算
器の各出力を加算して合成音声信号を生成する加算器
と、前記加算器の合成音声信号を入力し、前記カットオ
フ周波数ｆc より低域成分を通過させる第１のローパス
フィルタと、前記加算器の合成音声信号と前記第１のロ
ーパスフィルタから出力される低域成分信号とを入力
し、前記第１のローパスフィルタから出力される低域成
分信号の振幅を検出し、検出した振幅が所定のしきい値
ｃを超えるときには前記加算器の合成音声信号の振幅を
前記しきい値ｃに制限して出力するリミッタ回路と、前
記リミッタ回路の出力信号を入力し、乗算係数ｄ（ｄ＞
１）で乗算する第３の係数乗算器と、前記第３の係数乗
算器の出力信号を入力し、前記カットオフ周波数ｆcよ
り低域成分を通過させる第２のローパスフィルタとを備
えた音響処理回路。
【請求項２】ｎ個（ｎ≧１）の独立した複数チャンネ
ルのうちのｍ個（ｍ≦ｎ）の特定チャンネルのデジタル
音声信号の低域成分と１個の低域専用チャンネルのデジ
タル音声信号とから１個の低域専用スピーカチャンネル
のデジタル音声信号を生成して出力する機能を備えた音
響処理回路であって、前記ｎ個のチャンネルごとに設け
られてデジタル音声信号を入力し、所定の遅延時間ｔを
与えて出力するｎ個の第１の遅延器と、前記ｎ個の第１
の遅延器の出力信号のうち前記ｍ個の特定チャンネルご
とに設けられてデジタル音声信号を入力し、所定のカッ
トオフ周波数ｆc より高域成分を通過させるｍ個のハイ
パスフィルタと、前記ｍ個の特定チャンネルごとに設け
られてデジタル音声信号を入力し、乗算係数ａ（０＜ａ
＜１）で乗算するｍ個の第１の係数乗算器と、前記低域
専用チャンネルのデジタル音声信号を入力し、乗算係数
ｂ（０＜ｂ＜１）で乗算する第２の係数乗算器と、前記
ｍ個の第１の係数乗算器および前記第２の係数乗算器の
各出力を加算して合成音声信号を生成する加算器と、前
記加算器の合成音声信号を入力し、前記カットオフ周波
数ｆc より低域成分を通過させる第１のローパスフィル
タと、前記加算器の合成音声信号を入力し、前記遅延時
間ｔを与えて出力する第２の遅延器と、前記第２の遅延
器の出力信号と前記第１のローパスフィルタから出力さ
れる低域成分信号とを入力し、前記第１のローパスフィ
ルタから出力される低域成分信号の振幅を検出し、検出
した振幅が所定のしきい値ｃを超えるときには前記第２
の遅延器の出力信号の振幅を前記所定のしきい値ｃに制
限して出力するリミッタ回路と、前記リミッタ回路の出
力信号を入力し、乗算係数ｄ（ｄ＞１）で乗算する第３
の係数乗算器と、前記第３の係数乗算器の出力信号を入
力し、前記カットオフ周波数ｆc より低域成分を通過さ
せる第２のローパスフィルタとを備えた音響処理回路。
【請求項３】第１の遅延器および第２の遅延器の遅延
時間ｔについて、リミッタ回路へ所定のしきい値ｃを超
える信号が入力された場合に、前記リミッタ回路が入力
信号の振幅を所定のしきい値ｃまで下げるのに要する時
間と同程度の遅延時間を設定するようにした請求項２記
載の音響処理回路。
【請求項４】低域専用チャンネルの寄与率をα（１≦
α≦３．１６）としたとき、乗算係数ａを１／（ｍ＋
α）、乗算係数ｂをα／（ｍ＋α）、乗算係数ｄを（ｍ
＋α）とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載
の音響処理回路。
【請求項５】低域専用チャンネルの寄与率をα（１≦
α≦３．１６）としたとき、リミッタ回路における所定
のしきい値ｃを、回路が取り得る最大振幅の１／（ｍ＋
α）に設定する請求項４記載の音響処理回路。