WO2000074439A1 - Amplificateur d'image stéréo-acoustique - Google Patents

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Seiji Kawano
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Sanyo Electric Co., Ltd.
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S1/00—Two-channel systems
    • H04S1/002—Non-adaptive circuits, e.g. manually adjustable or static, for enhancing the sound image or the spatial distribution
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R3/02—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones for preventing acoustic reaction, i.e. acoustic oscillatory feedback
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S2400/00—Details of stereophonic systems covered by H04S but not provided for in its groups
    • H04S2400/13—Aspects of volume control, not necessarily automatic, in stereophonic sound systems

Definitions

  • the present invention relates to a stereo sound image enlarging device applied to, for example, electronic devices, game machines, audio devices, and the like. Background technology>
  • a technology has been developed in which the sound image is localized outside the left and right speakers by mixing opposite-phase sounds with the reproduced sound. With this technology, the stereo sound image can be enlarged, and the sound stage can be greatly expanded.
  • the stereo sound image enlarging device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-168020 discloses a first operation unit that generates a difference signal by subtracting a second input signal from a first input signal.
  • a filter unit that generates a filter difference signal by filtering the difference signal from the first arithmetic unit; and a second unit that generates a first output signal by adding the first input signal and the filter difference signal from the filter unit.
  • the filter section consists of only a low-pass filter, a stereo sound source in which extremely low-frequency sounds, such as the bass sound of a musical instrument in a song or the sound of a pass drum, are recorded only by panning, Since the low-frequency difference signal is added to and subtracted from both the left and right channels, the low-frequency signal increases in volume and is more strongly panned, although it is easier for the listener to perceive. As a result, there is a problem that the tone becomes very uncomfortable. In particular, an increase in the volume of the low frequency band is a fatal problem in reproduction using a small speaker that cannot reproduce the low frequency band.
  • Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H08-509094 (published patent publication) describes that the filter section is composed of a band-pass filter. As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-104, it is as narrow as 300 Hz to 2 kHz, so that a natural reproduced sound cannot be obtained.
  • a stereo sound image enlarging device includes: a first arithmetic unit that subtracts a second input signal from a first input signal to generate a difference signal; and filters and filters a difference signal from the first arithmetic unit.
  • a third pass signal having a cut-off frequency of 5 kHz and a high-pass filter having a cut-off frequency of 20 OHz.
  • the filter unit further includes a gain adjuster that limits the amplitude of the difference signal after the filtering by the one-pass filter and the high-pass filter.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a stereo sound image enlarging system.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the stereo sound image enlarging device of FIG.
  • FIG. 3 is a graph showing a frequency characteristic of the one-pass filter of FIG.
  • FIG. 4 is a graph showing frequency characteristics of the high-pass filter of FIG.
  • Figure 5 is a graph showing the combined characteristics of a single-pass finolater and a no-pass filter.
  • Fig. 1 shows the configuration of a stereo sound image expansion system using a stereo sound image expansion device.
  • the stereo sound image enlargement system includes an external device 1, a stereo sound image enlargement device 2, a left speaker 3a, and a right speaker 3b.
  • an electronic musical instrument, a game machine, an audio device or the like having a left channel signal and a right channel signal output terminal is used as the external device 1.
  • the left channel input signal (first input signal) L in and the right channel input signal (second input signal) R in generated by the external device 1 are output to the stereo sound image enlarging device 2.
  • the stereo sound image enlarging device 2 processes the left channel input signal L in and the right channel input signal R in to output a left channel output signal (first output signal) L out and a right channel output signal. (2nd output signal) R out is generated and output to the speeds 3a and 3b.
  • FIG. 2 shows the configuration of the stereo sound image enlarging device 2.
  • the input signal L in for the left channel from the external device 1 is supplied to the first arithmetic unit 4 and the second arithmetic unit 5.
  • the right channel input signal R in from the external device 1 is supplied to the first arithmetic unit 4 and the third arithmetic unit 6.
  • the first arithmetic unit 4 generates a difference signal SD by subtracting the right channel input signal R in from the left channel input signal L in.
  • the first calculation unit 4 is configured by, for example, an operational amplifier, and when the left channel input signal L in is a digital signal, For example, it is composed of DSP or CPU.
  • the difference signal SD output from the first calculation unit 4 is supplied to the filter unit 7.
  • H The inoleter unit 7 includes a low-pass filter 8, a high-pass filter 9, and an amplitude adjuster 10.
  • FIG. 3 shows the frequency characteristics of the low-pass filter 8
  • FIG. 4 shows the frequency characteristics of the high-pass filter 9
  • FIG. 5 shows the combined filter characteristics of the low-pass filter 8 and the high-pass filter 9, respectively.
  • FIG. 5 (a) shows the synthesized frequency characteristics of the low-pass filter 8 and the high-pass filter 9
  • FIG. 5 (b) shows the synthesized phase characteristics of the low-pass filter 8 and the high-pass filter 9, respectively.
  • the low-pass filter 8 sets the cutoff frequency to 5 kHz, removes the high-frequency component of the difference signal SD from the first arithmetic unit 4, and outputs the first filter output signal SF1.
  • the high-pass filter 9 sets the cut-off frequency to 20 OHz, removes the low-frequency component of the first filter output signal S F1 from the low-pass filter 8, and outputs a second filter output signal SF 2.
  • the amplitude adjuster 10 multiplies the second filter output signal S F2 by a predetermined multiplication coefficient in order to output the filter difference signal S F3 while limiting the amplitude of the second filter output signal S F2.
  • a known analog low-pass filter can be used as the filter unit 7.
  • a digital filter including a delay element, a coefficient multiplier, and an adder can be used as the filter unit 7.
  • the functions of the delay element, the coefficient multiplier, and the adder can be realized by the processing of the DSP or the CPU.
  • this filter unit 7 for example, a primary IR digital one-pass filter with a cutoff frequency of 5 kHz, a primary IR digital high-pass filter with a power-off frequency of 200Hz, or the like can be used.
  • the amplitude adjuster 10 When the second filter output signal SF2 is an analog signal, a device that adjusts the amplitude of the second filter output signal SF2 using a resistor or the like is used as the amplitude adjuster 10.
  • the multiplication function of the amplitude adjuster 10 can be realized by DSP or CPU processing. This For example, a value from 0 to 1 can be used as a multiplication coefficient of the amplitude adjuster 10.
  • a left channel input signal L in and a right channel input signal R in are input to the stereo sound image enlarging device 2 from an external device 1 such as a game machine.
  • the left-channel input signal L i n input to the stereo sound image enlarging device 2 is input to the first arithmetic unit 4 and the second arithmetic unit 5.
  • the input signal R in for the right channel input to the stereo sound image enlarging device 2 is input to the first arithmetic unit 4 and the third arithmetic unit 6.
  • the first calculation unit 4 subtracts the input signal R in for the right channel from the input signal L in for the left channel and outputs a difference signal SD.
  • the difference signal SD output from the first calculation unit 4 is input to the subsequent filter unit 7.
  • the difference signal SD input to the filter unit 7 is filtered by the low-pass filter 8, and the first filter output signal S F 1 is output from the low-pass filter 8.
  • the first filter output signal SF1 is filtered by the high-pass filter 9, and the high-pass filter 9 outputs the second filter output signal SF2.
  • the second filter output signal S F 2 is sent to the amplitude adjuster 10.
  • the amplitude of the second filter output signal SF2 is multiplied by a predetermined coefficient to limit the amplitude of the second filter output signal SF2, and a filter difference signal SF that is a result of the multiplication is multiplied. 3 is output from the amplitude adjuster 10.
  • the filter difference signal S F3 output from the filter unit 7 is input to the second arithmetic unit 5 and the third arithmetic unit 6.
  • the second arithmetic unit 5 adds the input signal L in for the left channel and the filter difference signal S F3, and outputs the addition result as an output signal L out for the left channel.
  • the third arithmetic unit 6 subtracts the filter difference signal SF3 from the input signal R in for the right channel, and outputs the subtraction result as an output signal R out for the right channel.
  • the output signal L out for the left channel output from the second arithmetic unit 5 is sent to the left speaker, not shown, and the output signal for the right channel output from the third arithmetic unit 6 R out is sent to a right speaker (not shown). This allows the listener to hear the enlarged sound image.
  • the first input signal is the input signal R in for the left channel and the second input signal is the input signal R in for the right channel, but the first input signal is the input signal R in for the right channel. in, and the second input signal may be the left channel input signal L in.
  • the first output signal is the right channel output signal Rout
  • the second output signal is the left channel output signal Lout.
  • the left and right channels are panned with the same phase or with a small phase difference (for example, bass and bass drum sounds), the left and right amplitude ratios are not changed and are emphasized. There is no sense of discomfort.

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Description

明 細 書 ステレオ音像拡大装置 <技術分野〉
この発明は、 例えば、 電子機器、 ゲーム機、 音響機器等に適用されるステレオ 音像拡大装置に関する。 ぐ背景技術 >
再生音に逆相の音を混合することによって音像を左右のスピーカの外側に定位 される技術が開発されている。 この技術を用いると、 ステレオ音像を拡大できる ので、 サウンドステージの大幅な拡大が可能である。
このような技術を利用したステレオ音像拡大装置として、 特開平 9一 1 6 8 2 0 0号公報に開示されたものがある。 特開平 9一 1 6 8 2 0 0号公報に開示され たステレオ音像拡大装置は、 第 1の入力信号から第 2の入力信号を減算して差信 号を生成する第 1の演算部、 第 1の演算部からの差信号をフィルタリングしてフ ィルタ差信号を生成するフィルタ部、 第 1の入力信号とフィルタ部からのフィル タ差信号とを加算して第 1の出力信号を生成する第 2の演算部、 第 2の入力信号 力 ら前記フィルタ部からのフィルタ差信号を減算する第 3の演算信号とを備えて おり、 フイノレタ部は、 ローパスフィルタから構成されていることを特徴とするも のである。
フィルタ部がローパスフィルタのみで構成されている場合には、 楽曲中の楽器 のベース音やパスドラムの音などの極低域の音がパニングされただけで録音され ているようなステレオ音源の場合、 低域の差信号が左右両チャンネルに加減算さ れるため、 低域信号は聴取者がより認知しやすいにも関わらず、 音量が増大する 上、 よりバニングが強くなり偏った状態になる。 この結果、 大変違和感のある音 色となる問題がある。 特に、 低域の音量が増大することは、 低域を再生できない小型スピーカを用い た再生においては致命的な問題である。
特表平 8— 5 0 9 1 0 4号公報 （公表特許公報） には、 フィルタ部をバンドパ スフィルタで構成することが記載されているが、 バンドバスフィルタの帯域は特 表平 8— 5 0 9 1 0 4号公報に開示されているように、 3 0 0 H z〜2 k H zと 狭く、 そのために自然な再生音が得られない。
この発明は、 左右チャンネルを同位相もしくは少ない位相差でバニングしただ けの低域信号 （例えば、 ベースやバスドラムの音など） でも、 左右の振幅比が変 わらず、 力、つ強調されるような違和感もなくなるステレオ音像拡大装置を提供す ることを目的とする。
<発明の開示 >
この発明によるステレオ音像拡大装置は、 第 1の入力信号から第 2の入力信号 を減算して差信号を生成する第 1の演算部、 第 1の演算部からの差信号をフィル タリングしてフィルタ差信号を生成するフィルタ部、 第 1の入力信号とフィルタ 部からのフィルタ差信号とを加算して第 1の出力信号を生成する第 2の演算部、 および第 2の入力信号からフィルタ部からのフィルタ差信号を減算する第 3の演 算信号を備えており、 フィルタ部は、 カットオフ周波数が 5 k H zである口一パ スフィルタと、 カツトオフ周波数が 2 0 O H zであるハイパスフィルタとを有し ていることを特徴とする。
フィルタ部は、 口一パスフィルタとハイパスフィルタとによってフィルタリン グが行なわれた後の差信号の振幅を制限するゲイン調整器をさらに有している。 <図面の簡単な説明 >
図 1は、 ステレオ音像拡大システムの構成を示すプロック図である。
図 2は、 図 1のステレオ音像拡大装置の構成を示すブロック図である。
図 3は、 図 2の口一パスフィルタの周波数特性を示すグラフである。
図 4は、 図 2のハイパスフィルタの周波数特性を示すグラフである。 図 5は、 口一パスフィノレタとノ、ィパスフィルタを合成した合成特性を示すダラ フである。
<発明を実施するための最良の形態 >
以下、 図面を参照して、 この発明の実施例について説明する。
図 1は、 ステレオ音像拡大装置を利用したステレオ音像拡大システムの構成を 示している。
ステレオ音像拡大システムは、 外部装置 1、 ステレオ音像拡大装置 2、 左スピ 一力 3 aおよび右スピー力 3 bを備えている。
外部装置 1としては、 左チャンネル用の信号と右チャンネル用の信号の出力端 子とを有する電子楽器、 ゲーム機、 音響機器等が用いられる。 外部装置 1で生成 された左チャンネル用入力信号 （第 1の入力信号） L i nと右チャンネル用入力 信号 （第 2の入力信号） R i nとは、 ステレオ音像拡大装置 2に出力される。 ス テレオ音像拡大装置 2は、 左チャンネル用入力信号 L i nと右チャンネル用入力 信号 R i nとを信号処理して、 左チャンネル用出力信号 （第 1の出力信号） L o u tと右チャンネル用出力信号 （第 2の出力信号） R o u tとを生成して、 スピ 一力 3 a、 3 bに出力する。
図 2は、 ステレオ音像拡大装置 2の構成を示している。
外部装置 1からの左チャンネル用入力信号 L i nは、 第 1の演算部 4と第 2の 演算部 5とに供給される。 また、 外部装置 1からの右チャンネル用入力信号 R i nは、 第 1の演算部 4と第 3の演算部 6とに供給される。
第 1の演算部 4は、 左チャンネル用入力信号 L i nから右チャンネル用入力信 号 R i nを減算して差信号 S Dを生成する。 この第 1の演算部 4は、 左チャンネ ル用入力信号 L i nがアナログ信号である場合には、 例えば演算増幅器で構成さ れ、 左チャンネル用入力信号 L i nがディジタル信号である場合には、 例えば D S Pまたは C P Uで構成される。
第 1の演算部 4から出力される差信号 S Dは、 フィルタ部 7に供給される。 フ イノレタ部 7は、 ローパスフィルタ 8と、 ハイパスフィルタ 9と、 振幅調整器 10 とから構成されている。
図 3は、 ローパスフィルタ 8の周波数特性を、 図 4は、 ハイパスフィルタ 9の 周波数特性を、 図 5は、 ローパスフィルタ 8とハイパスフィルタ 9との合成フィ ルタ特性をそれぞれ示している。 図 5 (a) はローパスフィルタ 8とハイパスフ ィルタ 9との合成周波数特性を、 図 5 (b) はローパスフィルタ 8とハイパスフ ィルタ 9との合成位相特性を、 それぞれ示している。
ローパスフィルタ 8は、 カッ トオフ周波数を 5 kH zとして、 第 1の演算部 4 からの差信号 SDの高域成分を除去し、 第 1のフィルタ出力信号 S F 1を出力す る。 ハイパスフィルタ 9は、 カッ トオフ周波数を 20 OH zとして、 ローパスフ ィルタ 8からの第 1のフィルタ出力信号 S F 1の低域成分を除去し、 第 2のフィ ルタ出力信号 SF 2を出力する。 振幅調整器 10は、 第 2のフィルタ出力信号 S F 2の振幅を制限してフィルタ差信号 S F 3を出力するために、 第 2のフィルタ 出力信号 S F 2に所定の乗算係数を乗算する。
フィルタ部 7へ入力される差信号 SDがアナログ信号の場合は、 フィルタ部 7 として、 周知のアナログローパスフィルタを用いることができる。 また、 差信号 SDがディジタル信号の場合は、 フィルタ部 7として、 遅延素子、 係数乗算器お よび加算器で構成されるディジタルフィルタを用いることができる。 更に、 差信 号 SDがディジタル信号の場合は、 遅延素子、 係数乗算器及び加算器の機能を D S Pまたは CPUの処理で実現することもできる。 このフィルタ部 7としては、 例えばカットオフ周波数 5 kHzの 1次 I I Rディジタル口一パスフィルタ、 力 ットオフ周波数 200Hzの 1次 I I Rディジタルハイパスフィルタ等を用いる ことができる。
振幅調整器 10としては、 第 2のフィルタ出力信号 S F 2がアナログ信号の場 合、 抵抗などにより第 2のフィルタ出力信号 SF 2の振幅を調整するものが用い られる。 第 2のフィルタ出力信号 SF 2がディジタル信号の場合には、 振幅調整 器 10の乗算機能を DS Pまたは CPUによる処理で実現することもできる。 こ の振幅調整器 1 0の乗算係数としては、 例えば 0〜1までの値を用いることがで さる。
ステレオ音像拡大装置 2の動作について説明する。 ゲーム機器などの外部装置 1から左チャンネル用入力信号 L i nおよび右チャンネル用入力信号 R i nがス テレオ音像拡大装置 2に入力される。 ステレオ音像拡大装置 2に入力された左チ ヤンネル用入力信号 L i nは、 第 1の演算部 4と第 2の演算部 5とに入力する。 また、 ステレオ音像拡大装置 2に入力された右チャンネル用入力信号 R i nは、 第 1の演算部 4と第 3の演算部 6に入力する。
第 1の演算部 4は、 入力された左チャンネル用入力信号 L i nから右チャンネ ル用入力信号 R i nを減算して、 差信号 S Dを出力する。
第 1の演算部 4から出力された差信号 S Dは、 後段のフィルタ部 7に入力され る。 フィルタ部 7に入力された差信号 S Dは、 ローパスフィルタ 8によってフィ ルタリングされ、 ローパスフィルタ 8から第 1のフィルタ出力信号 S F 1が出力 される。 第 1のフィルタ出力信号 S F 1は、 ハイパスフィルタ 9によってフィル タリングされ、 ハイパスフィルタ 9から第 2のフィルタ出力信号 S F 2が出力さ れる。 第 2のフィルタ出力信号 S F 2は、 振幅調整器 1 0に送られる。
振幅調整器 1 0では、 第 2のフィルタ出力信号 S F 2の振幅を制限するために、 第 2のフィルタ出力信号 S F 2の振幅に所定係数が乗算され、 その乗算結果であ るフィルタ差信号 S F 3が振幅調整器 1 0から出力される。
フィルタ部 7から出力されたフィルタ差信号 S F 3は、 第 2の演算部 5と第 3 の演算部 6とに入力する。 第 2の演算部 5は、 左チャンネル用入力信号 L i nと フィルタ差信号 S F 3とを加算し、 その加算結果を左チャンネル用出力信号 L o u t として出力する。 第 3の演算部 6は、 右チャンネル用入力信号 R i nからフ ィルタ差信号 S F 3を減算し、 その減算結果を右チャンネル用出力信号 R o u t として出力する。
第 2の演算部 5から出力された左チャンネル用出力信号 L o u tは、 図示しな ぃ左スピー力に送られ、 第 3の演算部 6から出力された右チヤンネル用出力信号 R o u tは、 図示しない右スピーカに送られる。 これにより、 聴取者は、 拡大さ れた音像を聞くことができるようになる。
上記実施例では、 第 1の入力信号を左チャンネル用入力信号 L i nとし、 第 2 の入力信号を右チャンネル用入力信号 R i nとしたが、 第 1の入力信号を右チヤ ンネル用入力信号 R i nとし、 第 2の入力信号を左チャンネル用入力信号 L i n としてもよい。 この場合、 第 1の出力信号は右チャンネル用出力信号 R o u tと なり、 第 2の出力信号は左チャンネル用出力信号 L o u tとなる。
上記実施例によれば、 左右チャンネルを同位相もしくは少ない位相差でパニン グしただけの低域信号 （例えば、 ベースやバスドラムの音など） でも、 左右の振 幅比が変わらず、 かつ強調されるような違和感もなくなる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 第 1の入力信号から第 2の入力信号を減算して差信号を生成する第 1の演 算部、
第 1の演算部からの差信号をフィルタリングしてフィルタ差信号を生成するフ イノレタ部、
第 1の入力信号とフィルタ部からのフィルタ差信号とを加算して第 1の出力信 号を生成する第 2の演算部、 および
第 2の入力信号からフィルタ部からのフィルタ差信号を減算する第 3の演算信 号を備えており、
フイノレタ部は、 カッ トオフ周波数が 5 k H zであるローパスフィルタと、 カツ トオフ周波数が 2 0 0 H zであるハイパスフィルタとを有していることを特徴と するステレオ音像拡大装置。
2 . フィルタ部は、 ローパスフィルタとハイパスフィノレタとによってフィノレタ リングが行なわれた後の差信号の振幅を制限するゲイン調整器をさらに有してい ることを特徴とする請求項 1に記載のステレオ音像拡大装置。
PCT/JP2000/003379 1999-05-28 2000-05-25 Amplificateur d'image stéréo-acoustique WO2000074439A1 (fr)

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