TW410527B - Stereo sound processing device - Google Patents

Description

410527 五、發明說明（Ό ' ----- 發明之技術範園 本發明為有關於’2頻道立艘聲之環繞信號不使用環 繞揚聲器（surround speaker) ’而僅使用設置在收聽者 前方之2個揚聲器，使收聽者感覺猶如由環繞揚聲器輸出 之方式設置之音像定位處理裝置。 以往之技術 第6圖為’表不以往之音像定位處理電路。 輸入於輸入端子P1之環繞左信號SL為，向第]音像定 位瀵波器101及第2音像定位濾波器102供送，由此施行$ 應於各濾波器1 0 1、1 02之濾波係數之濾波處理。 輸入於輸入端子P2之環繞右信號SR為，向第3音像定 位濾波器103及第4音像定位濾波器104供送，由此施行對 應於各濾波器1 03、1 04之濾波係數之濾波處理。第1音像 定位濾波器1 0 1之特性與第4音像定位濾波器1 〇 4之特性相 同’並且第2音像定位濾波器1 02之特性與第3音像定位遽 波器1 0 3之特性相同。 第1音像定位濾波器101之輸出與第3音像定位濾波器 103之輸出為，經由加算器111加算後，做為L0UT輸出。此 種輸出L0UT為’向設置在收聽者之左前方之左揚聲器供送 〇 第2音像定位濾波器1 02之輸出與第4音像定位濾波器 之輸出為，經由加算器112加算後，做為R〇uT輸出。此 種輸出RQUT為，分設置在收聽者之右前方之右揚聲器供送

410527 五、發明說明（2) 各音像定位濾波器為由以下所示頭部傳達函數求出。 做為各音像定位濾波器，通常使用數百接頭之FIR(Finite Impulse Response)數位遽波器。 說明使用頭部傳達函數之音像定位濾波器之算出方法 如下。 如第7圖所示，由配置在收聽者1〇〇之前方之左右之揚 聲器L、R分別至收聽者1 0 0之左右之耳朵之傳達路徑別之 傳達函數’分別定為HLL、HLR、HRL、HRR。再者，由定位聲音 之假想音源位置P至收聽者之左右之耳朵之傳達函數定為 、tfR。此等傳達函數均為頻率轴上之記載。 即使僅由實際揚聲器L、R輸出聲音，為使收聽者之聽 覺猶如由假想音源輸出聲音，設如使輸入信號定為$，實 際揚聲器L、R所輸出之輪出信號定為l〇ut、R_時，必須成 立下列數式1之關係。 數式1 :

X Hlr) iL^tA

VhRl HrrJ J 由此’由實際揚聲器L、r輸出之信號Lqut、r〇ut可以由 下列數式2求出。

第6頁 410527 五、發明說明（3) 數式2 :

再者，假設實際揚聲器L、R為由收聽者看以左右對稱 設置時，由於左右對稱之傳達函數成為同一值，因此下列 數式3、4能成立。在此同一傳達函數定為Hthr、HeRS。 數式3 :

Hm ~ Hll = HRi} 數式4 : hcrs = HLr = Hrl 由於此，前述數式2為，可以改寫為下列數式5。

Hi, — Η2…

广 HthrWl-HcrsWr、 410527

數式5中之Η〗、Hz為變換為時間軸之濾波器，使用數百 接頭之FIR數位濾波器。 第6圖中之第1音像定位濾波器〗01及第4音像南濾波器 104之頻率特性相當於數式5中之Ηι，第2音定位渡波器1〇2 及第3 a像疋位遽波器1〇3之頻率特性相當於數式5中之η 〇 FIR數位；慮波器為，一般由DSP(Digital Signal Processor)等數位處理裝置達成。例如，該處理使用DSp 之情況下，所需要之處理步驟（step)數為大約同於FIR 數位濾波器之分接頭數。由於此，全面之處理量為，由於 FIR數位濾波器有4個，因此需要FIR數位渡波器之分接頭 數之4倍之處理量β 亦即，數位信號處理裝置要求1000以上之處理少雜。 再者’經由此種算出法求出之FIR數位濾波器為，通常具 有複雜之頻率特性，由於此，當然使F IR濾波器之施行數 位濾波之信號亦成為急峻峯值梯度（peak dip)之特性而成 為不自然具有違和感之聲音。並且，做為一例，使用於音 像定位之F IR數位濾波器之頻率特性例表示於第8圖。

410527 五、發明說明（5) 第9圖為，表示使用前述第6圖所示音像定位處理技術 ’Dolby Digital或MPEG等多頻道聲頻信號 channel audio signal)僅由2頻道重放之電路。第9圖中1 同於第6圖之部分附加相同符號。 對於中心信號C經由乘算器1 21施行-3dB之增益調整之 信號，再經由加算器131加算左信號之同時，由加算器114 加算右信號R ^ 加算器113之輸出’與第6圖所說明之加算器ill之輸 出，經由加算器115加算而成為對於左揚聲器之輸出L0UT。 再者’加算器114之輸出與第6圖所說明之加算器112之輸 出，經由加算器116加算而成為對於右揚聲器之輸出R0UT。 在於此種電路，處理量之大部分為環繞信號之音像定 位用之FIR數位濾波處理，結果對於DSP要求很大之負擔。 再者’由於使用由頭部傳達函數求出之FIR數位濾波器， 因此具有音色不自然之問題。 發明待解決之朋蓰 本發明之目的在於提供，可以期求處理量之減低之同 時’亦可以獲得更自然之音色之環繞信號之音像定位處理 裝置。 解決問題之方法 本發明之第1音像定位處理裝置為，在於2頻道立體聲 之環繞信號不使用環繞揚聲器，僅使用設置在收聽者之前 方之左右2個揚聲器，可以使收聽者感覺猶如由環繞揚聲 器輸出之音像定位處理裝置中，以具備：輸入環繞左信號

410527 五、發明說明（6) ，而且由第1延遲器及第1音像定位滅波器構成之第1處理 電路：以及輸入環繞右信號，而且由第2延遲器及第2音像 定位濾波器構成之第2處理電路；以及加算環繞左信號與 第2處理電路之輪出信號，做為對於設置在收聽者之前方 之左揚聲器之聲音信號輸出之加算器；以及加算環繞右信 號與第1處理電路之輸出信號，做為對於設置在收聽者之 前方之右揚聲器之聲音信號輸出之加算器等為特徵者。 本發明之第2音像定位處理裝置為，在於2頻道立體聲 之環繞信號不使用環繞揚聲器，僅使用設置在收聽者之前 方之左右2個揚聲器，使收聽者感覺猶如由環繞揚聲器輸 出之音像定位處理裝置中，以具備：輸入環繞左信號之第 1低通遽波器’·以及輸入環繞右信號之第2低通濾波器；以 及輸入第1低通濾波器之輸出信號，而且由第I延遲器及第 1音像定位濾波器構成之第1處理電路；以及輸入第2低通 遽波器之輸出信號’而且由第2延遲器及第2音像定位遽波 器構成之2處理電路；以及加算第〗低通濾波器之輸出信號 與第2處理電路之輸出信號，做為對於設置在收聽者之前 方之左揚聲器之聲音信號輪出之加算器；以及加算第2低 通遽波器之輸出信號與第1處理電路之輸出信號，做為對 於設置在收聽者之前方之右揚聲器之聲音信 器等為特徵者。 询之加丹 器亦 做為 做為各延遲器使用數位延遲器，做為各音像定位慮波 可以使用多數個[IR數位遽波器所構成者。但 各延遲器使用類比延遲器，〖音像定位據波器使用多

410527 五、發明說明（7) 數個IiR數位濾波器所構成者。 器使各延遲器使用數位延遲胃，各音像定位濾波 器使用類比延遲器，各音像定位遽波器使用 濾波器所構成者。 夕數個類比 再者，做為低通濾波器’可以使用數位低 或使用類比低通遽波器。 通4波器， 發i之實施你丨 以下參照圖面’說明本發明之實施例。 【1】第1實施例 第ϊ圖為’表示音像定位處理電路之構成。 =輸入端子P1之環繞左信號儿為，向第1加算器1 ;，處理同電時路 輸人端子P2之環繞右信號別為，向第2加算器2 :送之同時，亦向延遲器21與音像定位濾波器2 第2處理電路2〇供送。 ^加算器1為’加算環繞左信號SL與第2處理電路2〇 信號。第！加算器！之輪出信號L 為，向設置在收 聽者之左前方之左揚聲器供送。 =2加算器2為’加算環繞右信號SR與第i處理電路1〇 信號。第2加算器2之輸出信號u為，向設置在收 聽者之右前方之右揚聲器供送。 410527 五、發明說明（8) 之任一者。音像定位濾波器12及音像定位濾波器22使用相 同特性者。做為此等音像定位濾波器1 2、22，可以使用低 次之 IIR(Infinite Impulse Response)數位濾波器組合1 至5個者’或前述IIR數位濾波器具有同一特性之類比遽波 器組合1至5個者。 ' 本實施例為，做為延遲器11、21使用數位延遲器。該 延遲量為，經由視聽實驗，判知宜採用3至15柚樣時間。 此種3至15抽樣時間為，考慮及個別之特性及收聽位置之 選擇。 再者，在該實施例，做為各音像定位濾波器12、22， 使用將2個2次IIR數位濾波器串聯接線之構成β此等2次 HR數位濾波器之合成頻率特性之例表示於第2圖。 此種結果，可以使環繞信號成為猶如由環繞揚聲器輸 出之感覺。再者，比較以往裝置可以獲得更自然之音色β 並且’做為各音像定位濾波器12、22，使用in?數位 濾波器或11R數位濾波器之組合之情況下，可以任意選擇 IIR數位濾波器之特性、個數、次數以及其接線方法（並聯 ，串聯）。 前述實施例為，2個處理電路10、20為，分別由3至15 抽樣時間部分之延遲器，及組合1至5個低次之I IR數位濾 波器之音像定位濾波器構成，比較使用F IR數位濾波器之 以往例處理量大幅度減低"再者，低次之11 R數位濾波器 為，比較F I R數位濾波器之情況可以得到更為滑順之頻率 特性，結果可以獲得更為自然之音色。

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第3加算器3之輸出與第1圖所說明 號，經由第3加算器3加算左信號之同時 算右信號R。 之第1加算器1之輸 出，經由第5乘算器5加算而做為左揚聲器之輸出。再 者，第4加算器4之輸出，與第1圖所說明之第2加算器2之 輸出，經由第6加算器6加算而做為對於右揚聲器之輸出 R〇UT 〇 在於此種電路中，與第丨圖之電路同樣，處理量減低 之同時，可以獲得更自然之音色。 【2】第2實施例 第4圖為，表示音像定位處理電路之構成。第4圈中f 於第1圖之部分附加相同符號而省略其重覆之說明。 _在本電路中，輸入於輪入端子pl之環繞左信號SL為： 經由第1低通濾波器30，向第1加算器1供送之同時，向延 遲器11與音像定位濾波器12所構成之第i處理電路1〇供送 〇 同樣，輸入於輸入端子P2之環繞右信號SR為，經由驾 2低通渡波器40，向第2加算器2供送之同時，向延遲器21 與音像定位濾波器22所構成之第2處理電路2〇供送。 亦即，為緩和 高頻帶之違和感而設置低通濾波器30、

第13頁 410527 五、發明說明（ίο) 40之點’不同於第1圖之電路。做為低通濾波器30、40 , 可以使用數位低通濾波器，亦可以使用類比低通濾波器。 第1低通濾波器3 0為，本例中由對於輸入信號sl施行 -6dB之增益調整之乘算器31，以及乘算器31之輸出信號僅 延遲1抽樣時間之延遲器32，以及加算乘算器31之輸出信 號與延遲器32之輸出信號之加算器33等構成。 第2低通濾波器40為，本例中，由對於輸入信號別施 行-6dB之增益調整之乘算器41，以及乘算器41之輸出信沪 僅延遲1抽樣時間之延遲器42，以及加算乘算器以之輸出儿 信號與延遲器42之輸出信號之加算器43等構成。 第5圖為，表示利用前述第4圖所示音像定位處理技術 ，将Dolby Digita^1MPEG等多頻道聲頻信號僅由〗頻道重 放之電路。第5圖中與第4圈之相同部分附加相同符號。 對於中心信號C經由乘算7施行3指之增益調整之信璩 算器3加算左信號l之同時，亦經由第4加算# 4加算右信號R。 加算輪出’與第1加算器1之輸出，經由第5 左揚聲器之輸出L。- °再者，第4 加算器2之輪出經由第6加算器6加算 而做為對於右揚聲器之輸出。 發明之效果 以这時，可以期求處理量之減低之同時，亦< 以達成更為自然之音色之音像定位處理 ®面之簡單說明

第14頁 410537 五、發明說明（π) 第1圖表示本發明之第1實施例之音像定位處理電路之 電路圖。 第2圖做為音像定位濾波器，使用2次Π R數位濾波器 串聯2個之構成之情況下，表示2次iir數位濾波器之特性 之例之圖。 第3圖表示利用第1圖所示音像定位處理技術，將 Dolby Digital或MPEG等多頻道聲頻信號僅由2頻道重放之 電路之電路圖。 第4圖表示本發明之第2實施例之音像定位處理電路之 電路圖。

電路之電路圖。

电吩< ·%路圃0 符號之説明 理電路之電路圖。 之音像定位濾波器之算 位處理電路之FIR數

I 示音像定位處理技術，將 1道聲頻信號僅由2頻道重放之 1 第1加算器 3 第3加算器 己 第2加算器 4 第4加算器

第15頁 410527 五、發明說明 (12) 5 第5加算器 6 第6加算器 10 第1處理電路 11 延遲器 12 音像定位濾波器 20 第2處理電路 21 延遲器 22 音像定位濾波器 30 第1低通濾波器， 31 乘算器 32 延遲器 33 加算器 40 第2低通濾波器， 41 乘算器 42 延遲器 43 加算器 第16頁

Claims (1)

1. ^ ;Π 2 0 'i 2 ^ ^__410527 六、申請專利範圍 i· 一種音像定位處理裝置，在於2頻道立體聲之環繞信號 不使用環繞揚聲器（surround speaker)，僅使用設置 在收聽者之前方之左右2個揚聲器’可以使收聽者感覺 猶如由環繞揚聲器輸出之音像定位處理裝置中，具備 輸入環繞左信號，而且由第1延遲器及第1音像定 位濾波器構成之第1處理電路； 以及輸入環繞右信號，而且由第2延遲器及第2音 像定位濾波器構成之第2處理電路； 以及加算環繞左信號與第2處理電路之輪出信號， 由此做為對於設置在收聽者之前方之左揚聲器之聲音 信號輸出之加算器； 以及加算環繞右信號與第1處理電路之輸出信號， 由此做為對於設置在收聽者之前方之右揚聲器之聲音 信號輸出之加算器； 等為特徵者。 2. 一種音像定位處理裝置，在於2頻道立體聲之環繞信號 不使用環繞揚聲器，僅使用設置在收聽者之前方之左 右2個揚聲器，可以使收聽者感覺猶如由環繞揚聲器輪 出之音像定位處理裝置中，具備： 輸入環繞左信號之第1低通濾波器； 以及輸入環繞右信號之第2低通濾波器： 以及輸入第1低通濾波器之輸出信號； 而且由第1延遲器及第1音像定位濾波器構成之第1處理

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   電路； 以及輸入第2低通濾波器之輸出信號，而且 延遲器及第2音像定位濾坡器構成之第2處理電路； 以及加算第1低通濾波器之輸出信號與第2處理電 之輸出信號，由此做為對於設置在收聽者之前方之 左揚聲器之聲音信號輸出之加算器； 以及加算第2低通濾波器之輸出信號與第1處理電 路之輸出信號，由此做為對於設置在收聽者之前方之 右揚聲器之聲音信號輸出之加算器； 等為特徵者《 3·如申請專利範圍第1項及第2項中任何一項所記載之音 像定位處理裝置，各延遲器為數位延遲器，各音像定 位濾波器為多數個11 R數位濾波器構成者。 4.如申請專利範圍第1項及第2項中任何一項所記載之音 像定位處理裝置，各延遲器為類比延遲器，各音像定 位濾波器由多數個Π r數位濾波器構成者。 5·如申請專利範圍第1項及第2項中任何一項所記載之音 像定位處理裝置，各延遲器為數位延遲器，各音像定 位遽波器為由多數個類比遽波器構成者。 6，如申請專利範圍第1項及第2項中任何一項所記載之音 像定位處理裝置，各延遲器為類比延遲器，各音像定 位濾波器由多數個類比濾波器構成者。