WO2009113147A1 - 信号処理装置及び信号処理方法 - Google Patents

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WO2009113147A1
WO2009113147A1 PCT/JP2008/054290 JP2008054290W WO2009113147A1 WO 2009113147 A1 WO2009113147 A1 WO 2009113147A1 JP 2008054290 W JP2008054290 W JP 2008054290W WO 2009113147 A1 WO2009113147 A1 WO 2009113147A1
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speaker
surround
surround signal
delay
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PCT/JP2008/054290
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太田佳樹
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パイオニア株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S5/00—Pseudo-stereo systems, e.g. in which additional channel signals are derived from monophonic signals by means of phase shifting, time delay or reverberation 
    • H04S5/005—Pseudo-stereo systems, e.g. in which additional channel signals are derived from monophonic signals by means of phase shifting, time delay or reverberation  of the pseudo five- or more-channel type, e.g. virtual surround

Definitions

  • the present application relates to a technical field of a signal processing apparatus and a signal processing method for processing a surround signal and outputting it to a speaker that should be positioned in front of a listener.
  • a head-related transfer function is often used (for example, Patent Document 1), but the method using this head-related transfer function greatly changes the frequency characteristics of the sound source.
  • problems such as sound quality degradation caused by it, and differences in individual effects depending on the shape of the listener's head.
  • Non-Patent Document 1 A surround playback system that outputs to a speaker has been proposed.
  • Non-Patent Document 1 since the amount of diffraction increases in a band where the wavelength of the sound output from the speaker is longer than the width of the head, for example, the left surround that reaches the right ear If you try to reduce the sound pressure of the left audio, the left surround sound that has been delayed (output from the right speaker) wraps around, interferes with the left surround sound output from the left speaker, and the left side in the left ear There is a tendency for the sound pressure of surround sound to decrease. In particular, in the low sound range, the sound pressure drop tends to be larger than that in the middle and high sound range.
  • the present application has been made in view of the above points, and an example of the problem is to improve the surround effect in the low sound range when the surround sound is realized using the speaker to be placed in front of the listener. It is an object of the present invention to provide a signal processing apparatus and a signal processing method that enable the above.
  • an input surround signal is divided into one speaker that is a speaker for outputting one stereo sound corresponding to the left and right signals, and the other stereo sound.
  • Signal processing apparatus comprising one output means for outputting to the other speaker out of the other speaker that is a speaker for outputting a signal and a central speaker that is a speaker to be positioned between the one speaker and the other speaker
  • attenuating delay means for attenuating the input surround signal and delaying the surround signal for each frequency band to generate an attenuated delay surround signal, and the generated attenuated delay surround signal to the central speaker.
  • a first filter unit that outputs a signal component having a frequency equal to or lower than a predetermined frequency of the input surround signal to the attenuation delay unit and the phase inversion unit, and the input
  • a second filter means for outputting a signal component having a frequency higher than the predetermined frequency of the surround signal; attenuating the signal component output by the second filter means; and delaying the signal component for each frequency band
  • Second attenuation delay means for generating a second attenuation delay surround signal, wherein the attenuation delay means converts the attenuation delay surround signal based on the signal component output by the first filter means.
  • the phase inversion means generates the anti-phase surround signal based on the signal component output by the first filter means.
  • the other output means outputs the reverse phase surround signal to a low sound range speaker included in the other speaker, and the second attenuation delayed surround signal is included in the high sound region included in the other speaker. It outputs to the speaker for operation.
  • the predetermined frequency may be a delay amount for each frequency band used for delaying the signal by the attenuation delay unit and the second attenuation delay unit so that the localization angle of the sound image of the surround sound is maximized.
  • the predetermined frequency may be a delay amount for each frequency band used for delaying the signal by the attenuation delay unit and the second attenuation delay unit so that the localization angle of the sound image of the surround sound is maximized.
  • the attenuation delay means and the phase inversion means are provided corresponding to left and right, and the one output means corresponds to the surround signal corresponding to the one and the corresponding to the other. And the opposite phase surround signal generated by the phase inverting means, and one addition signal is output to the one speaker, and the other output means corresponds to the surround signal corresponding to the other and the one. And the opposite phase surround signal generated by the phase inverting means, and the other added signal is output to the other speaker.
  • the central output means is the delayed attenuation surround generated by the left and right attenuation delay means. Signals are added together, and a center addition signal is output to the center speaker.
  • an input surround signal is a speaker for outputting one stereo sound corresponding to the left and right signals, and a speaker for outputting the other stereo sound.
  • a central speaker that is a speaker that should be positioned between the one speaker and the other speaker, output to the one speaker, attenuate the input surround signal, and the surround signal
  • For each frequency band generating an attenuated delay surround signal, outputting the attenuated delay surround signal to the central speaker, inverting the phase of the input surround signal, generating an anti-phase surround signal, A reverse phase surround signal is output to the other speaker.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a schematic configuration of an AV amplifier 50.
  • FIG. It is a block diagram which shows an example of schematic structure of the surround signal processing apparatus 20 which concerns on 2nd Embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of a surround signal processing apparatus 10 according to the first embodiment.
  • the surround signal processing device 10 is a device that realizes surround sound with only three front speakers, that is, a front left speaker, a front right speaker, and a center speaker, by processing a surround signal.
  • the surround signal processing apparatus 10 includes a left surround signal extraction unit 11, an attenuation unit 12, a delay unit 13, and a phase inversion unit 14.
  • the left surround signal extraction unit 11 constitutes one output unit
  • the attenuation unit 12 and the delay unit 13 constitute an attenuation delay unit
  • the delay unit 13 constitutes a central output unit
  • the phase inverting unit 14 constitutes a phase inverting unit and the other output unit.
  • the left surround signal extraction unit 11 receives an audio stream signal As from the outside of the surround signal processing apparatus 10, and the left surround signal extraction unit 11 receives the left surround signal Ls from the audio stream signal As. Is supposed to be extracted.
  • the left surround signal extraction unit 11 outputs the extracted left surround signal Ls to the speaker LSP (one example of one speaker) that outputs the left stereo sound, the attenuation unit 12, and the phase inversion unit 14, respectively. It is like that.
  • the attenuator 12 attenuates the left surround signal Ls supplied from the left surround signal extractor 11 (for example, 6 dB).
  • the delay unit 13 delays the left surround signal attenuated by the attenuation unit 12 for each frequency band. For example, the delay unit 13 divides the left surround signal over three octaves from around 250 Hz to around 2 KHz into one-third octave bands, and sets a predetermined delay amount for each divided band. The delayed signals for each frequency band are combined into one signal.
  • the delay unit 13 outputs the synthesized signal (an example of an attenuated delay surround signal) to a center speaker CSP (an example of a center speaker) that mainly outputs speech of speech.
  • the delay amount is set for each frequency band so that the sound source felt by the listener 100, that is, the localization angle of the sound image 200 (angle from the front direction of the listener 100) is the maximum opening angle.
  • the left surround signal Ls may be supplied from the left surround signal extraction unit 11 to the delay unit 13, and the left surround signal Ls may be delayed by the delay unit 13 and then attenuated by the attenuation unit 12.
  • the phase inversion unit 14 inverts the phase of the left surround signal Ls supplied from the left surround signal extraction unit 11 and outputs the inverted signal (an example of a reverse phase surround signal) to the right stereo sound speaker RSP. Is output to (an example of the other speaker).
  • the audio stream signal As is input to the left surround signal extraction unit 11 of the surround signal processing apparatus 10. Then, the left surround signal extraction unit 11 extracts the left surround signal Ls from the audio stream signal As, and outputs this signal to the speaker LSP, the attenuation unit 12, and the phase inversion unit.
  • the left surround signal Ls supplied to the attenuating unit 12 is attenuated by the attenuating unit 12, then delayed for each frequency band by the delay unit 13, and then output to the center speaker CSP.
  • the left surround signal Ls supplied to the phase inverter 14 is inverted by the phase inverter 14 and then output to the speaker RSP.
  • the sound corresponding to the left surround signal Ls itself output from the left surround signal extraction unit 11 is output from the speaker LSP.
  • the sound corresponding to the left surround signal Ls delayed for each frequency band is output from the center speaker CSP after attenuation.
  • the speaker RSP outputs a sound corresponding to the left surround signal Ls whose phase is inverted.
  • the listener 100 can listen to the surround sound as if the speaker LSSP that outputs the left surround sound and the speaker RSSP that outputs the right surround sound are placed at the positions shown in FIG. Note that the speaker LSSP and the speaker RSSP are only virtually illustrated by broken lines for convenience of explanation.
  • FIG. 2 is a graph showing an example of the optimum delay amount for each frequency band.
  • FIG. 3 is a graph showing an example of the maximum localization angle for each frequency.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the average sound pressure level of the left surround sound that has reached both ears of the listener 100 by contour lines in the comparative example.
  • FIG. 5 is a diagram showing, by contour lines, an example of the average sound pressure level of the left surround sound that has reached both ears of the listener 100 in the surround signal processing apparatus 10 according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a graph showing an example of the optimum delay amount for each frequency band and the approximation result thereof in the surround signal processing apparatus 10 according to the first embodiment.
  • the distance between the speaker LSP and the speaker RSP was 1.5 meters.
  • the center speaker CSP is arranged at the center of a line segment connecting the speaker LSP and the speaker RSP.
  • the listener 100 is positioned on a perpendicular bisector connecting the speaker LSP and the speaker RSP, and the distance from the center speaker CSP to the listener 100 is 2 meters.
  • FIG. 2 is a graph showing the optimum delay amount at which the localization angle of the sound image 200 is maximized in each of 10 frequency bands centered at 250 Hz, 315 Hz, 397 Hz, 500 Hz, 630 Hz, 794 Hz, 1000 Hz, 1260 Hz, 1587 Hz, and 2000 Hz. It is. As shown in FIG. 2, the optimum delay amount is distributed in a range of about 0 to 4 radians, and is particularly less than 1 radian in a band having a center frequency of 500 Hz or less.
  • the comparative example has the same configuration as the surround playback system described in Non-Patent Document 1 described above. Specifically, this surround reproduction system outputs the left surround signal as it is to the front left speaker as it is, while delaying the left surround signal by a delay amount set in advance for each frequency band by an all-pass filter. The sound is attenuated and output to the front right speaker (only the configuration for the left surround signal).
  • the delay amount is distributed in a range of about 3 to 6 radians as shown in FIG. It is larger than the optimum delay amount of the surround signal processing apparatus 10 according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a graph showing the localization angle of the sound image 200 when the left surround signal for each frequency band is delayed by the optimum delay amount shown in FIG.
  • the maximum localization angle of the comparative example is better than that of the present embodiment, but the center frequency is considered to have a weak surround effect in the comparative example.
  • the maximum localization angle of this embodiment is better than that of the comparative example. That is, in the surround signal processing apparatus 10 according to the present embodiment, the surround effect in the low sound range is improved.
  • FIG. 4 and 5 are diagrams showing sound pressure characteristics from 250 Hz to 2 KHz when the delay amount is set from 0 to 2 ⁇
  • FIG. 4 is a diagram in a comparative example
  • FIG. It is a figure in surround signal processing device 10 concerning an embodiment.
  • 4 and 5 are diagrams in which the maximum sound pressure level is normalized to 0 dB and the sound pressure level is indicated by contour lines.
  • a sound pressure level of about ⁇ 1 dB or more is secured at all frequencies and all delay amounts, and is at least about ⁇ 1.4 dB. Even if the graphs shown in FIG. 2 are overlapped, the sound pressure level on the graph that the optimum delay amount follows is kept good.
  • the amount of diffraction increases in the band where the wavelength of surround sound is longer than the width of the head.
  • the left surround sound output from the speaker RSP is output from the speaker LSP around the head of the listener 100. Interferes with the left surround sound.
  • the optimum delay amount of the comparative example at a center frequency of 500 Hz or less is around one-half wavelength, so that the left surround sound output from the speaker LSP is coupled with the long wavelength.
  • the sound and the surround sound for the left side that is output from the speaker RSP and wraps around the head of the listener 100 have a substantially opposite relationship.
  • the sound pressure level of the surround sound that reaches the ears of the listener 100 decreases in both ears, the sound pressure difference between both ears does not widen as a result. Therefore, the localization angle of the sound image is not increased, and the surround effect is reduced.
  • the optimum delay amount at the center frequency of 500 Hz or less is smaller than that in the comparative example, and is close to 0 radians. It has become.
  • the surround sound for the left side output from the speaker LSP and the surround sound for the left side output from the center speaker CSP are approximately on the vertical bisector of the line segment connecting the speaker LSP and the center speaker CSP. It becomes an in-phase relationship and increases the sound pressure level. Further, since the wavelength of the surround sound is relatively long, the sound pressure level also increases around the vertical bisector, and as a result, the sound pressure level of the left surround sound in the left ear of the listener 100 is high. Become.
  • the surround sound for the left side output from the speaker RSP and the surround sound for the left side output from the center speaker CSP are almost on the vertical bisector connecting the line connecting the speaker RSP and the center speaker CSP. This results in a reverse phase and results in a decrease in the sound pressure level. Similarly to the above, the sound pressure level also decreases around the vertical bisector, and as a result, the sound pressure level of the surround sound for the left side in the right ear of the listener 100 decreases.
  • i is the number of dimensions
  • P (i) is a constant parameter.
  • P (0) 74.7124
  • P (1) ⁇ 55.3851
  • P (2) 10.2811
  • the graph of the equation (1) is as shown in FIG. It is possible to approximate the optimum delay amount obtained in the evaluation experiment shown in FIG. Therefore, the delay unit 13 can be configured with an all-pass filter having such phase delay characteristics.
  • the maximum localization angle and sound pressure level differ depending on the listening environment such as the distance between the speaker LSP and the speaker RSP and the distance from the center speaker CSP to the listener 100, the evaluation in the assumed listening environment was sufficiently performed. From the above, it is desirable to determine the delay amount (or the constant parameter) in each frequency band.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating an example of a schematic configuration of the AV amplifier 50.
  • the AV amplifier 50 includes a decoder 51, attenuators 52 and 55, all-pass filters 53 and 56, phase inversion circuits 54 and 57, and adders 58, 59 and 60. Has been.
  • the attenuator 52 and the all-pass filter 53 constitute attenuation delay means corresponding to the left surround signal
  • the phase inversion circuit 54 constitutes phase inversion means corresponding to the left surround signal
  • the attenuator 55 and the all-pass filter 56 constitute attenuation delay means corresponding to the right surround signal
  • the phase inversion circuit 57 constitutes phase inversion means corresponding to the right surround signal.
  • the adder 58 constitutes one output means corresponding to the left surround signal and the other output means corresponding to the right surround signal.
  • the adder 59 constitutes a central output means.
  • the adder 60 constitutes one output means corresponding to the right surround signal and the other output means corresponding to the left surround signal.
  • An audio stream signal As is input to the decoder 51 from the outside of the AV amplifier 50.
  • the decoder 51 decodes the audio stream signal As, and the left stereo signal L, the right stereo signal R, and the center.
  • the signal C, the left surround signal Ls, the right surround signal Rs, and the low sound range effect signal Lfe are output.
  • the left stereo signal L output from the decoder 51 is supplied to the adder 58.
  • the right stereo signal R is supplied to the adder 60.
  • the center signal C is supplied to the adder 59.
  • the left surround signal Ls is supplied to the attenuator 52, the phase inversion circuit 54, and the adder 58, respectively.
  • the right surround signal Rs is supplied to the attenuator 55, the phase inversion circuit 57, and the adder 60, respectively.
  • the low sound range effect signal Lfe is supplied to the subwoofer SW.
  • the attenuator 52 attenuates the left surround signal Ls.
  • the all-pass filter 53 delays the left surround signal attenuated by the attenuator 52 for each frequency band, and outputs the delayed signal (an example of an attenuated delay surround signal) to the adder 59.
  • the phase inversion circuit 54 inverts the phase of the left surround signal Ls and outputs the inverted signal (an example of a reverse phase surround signal) to the adder 60.
  • the attenuator 55 attenuates the right surround signal Rs.
  • the all-pass filter 56 delays the left surround signal attenuated by the attenuator 55 for each frequency band, and outputs the delayed signal (an example of an attenuated delay surround signal) to the adder 59.
  • the phase inversion circuit 57 inverts the phase of the right surround signal Rs and outputs the inverted signal (an example of a reverse phase surround signal) to the adder 58.
  • the configurations and functions of the all-pass filters 53 and 56 are the same as those of the delay unit 13, and the phase delay characteristics are expressed by the above-described equation (1) and constant parameters.
  • the adder 58 adds the left stereo signal Ls from the decoder 51, the left surround signal Ls from the decoder 51, and the output signal of the phase inverting circuit 57, and adds the added signals (one added signal and the other added signal). Is output to the speaker LSP.
  • the adder 59 adds the center signal C from the decoder 51, the output signal of the all-pass filter 53, and the output signal of the all-pass filter 56, and outputs the added signal (an example of the center addition signal) to the speaker CSP. It is like that.
  • the adder 60 adds the right stereo signal Rs from the decoder 51, the right surround signal Rs from the decoder 51, and the output signal of the phase inverting circuit 54, and adds the added signals (one added signal and the other added signal). Is output to the speaker RSP.
  • Listeners can enjoy 5.1ch surround sound by the surround system including the AV amplifier 50 having such a configuration.
  • the present invention is not limited to 5.1 ch, and can be applied to a surround system such as 5 ch or 6.1 ch.
  • the left surround signal extraction unit 11 directly outputs the left surround signal Ls to the speaker LSP through, and attenuates the left surround signal Ls from the left surround signal extraction unit 11. 12 is attenuated, the delay unit 13 delays each frequency band, and outputs to the center speaker CSP.
  • the phase inversion unit 14 inverts the phase of the left surround signal Ls from the left surround signal extraction unit 11. Since the sound is output to the speaker RSP, the surround effect in the low sound range can be improved. In addition, the same effect can be obtained by the same operation with respect to the right surround signal.
  • FIG. 8 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of the surround signal processing apparatus 20 according to the second embodiment.
  • the same elements as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
  • the surround effect in the mid-high range is lower than that of the comparative example, but in the present embodiment, the surround effect in the mid-high range is to be improved.
  • a case where the configuration of the surround signal processing device 10 and the configuration of the comparative example are combined will be described.
  • the surround signal processing device 20 includes a left surround signal extraction unit 11, an attenuation unit 12, a delay unit 13, a phase inversion unit 14, low-pass filtering units 21 and 22, and high-pass filtering.
  • the unit 23, the attenuation unit 24, the delay unit 25, and the addition unit 26 are included.
  • the left surround signal extraction unit 11 constitutes one output unit
  • the attenuation unit 12 and the delay unit 13 constitute an attenuation delay unit
  • the delay unit 13 constitutes a central output unit
  • the phase inversion unit 14 Constitutes a phase inversion means.
  • the low-pass filtering units 21 and 22 constitute a first filter unit
  • the high-pass filtering unit 23 constitutes a second filter unit
  • the attenuation unit 24 and the delay unit 25 constitute a second attenuation delay unit.
  • the addition part 26 comprises the other output means.
  • the left surround signal extraction unit 11 outputs the left surround signal Ls extracted from the audio stream signal As to the speaker LSP, the low-pass filtering unit 21, the low-pass filtering unit 22, and the high-pass filtering unit 23, respectively. It has become.
  • the low-pass filtering units 21 and 22 cut signal components having a frequency higher than a predetermined frequency (details will be described later) of the left surround signal Ls supplied from the left surround signal extraction unit 11, respectively, and remove signal components below the predetermined frequency. It is designed to output.
  • the output signal from the low-pass filtering unit 21 is supplied to the attenuation unit 12, and the output signal from the low-pass filtering unit 22 is supplied to the phase inverting unit 14.
  • the signal supplied to the attenuating unit 12 is attenuated by the attenuating unit 12 and then delayed by the delay unit 13 for each frequency band and output to the speaker CSP.
  • the delay unit 12 divides a signal from around 250 Hz to around 500 Hz into one-third octave bands, and delays each divided band by a preset delay amount. Yes.
  • the signal supplied to the phase inverting unit 14 is inverted in phase by the phase inverting unit 14 and output to the adding unit 26.
  • the high-pass filtering unit 23 cuts signal components of the left surround signal Ls supplied from the left surround signal extraction unit 11 below a predetermined frequency and outputs a signal component having a frequency higher than the predetermined frequency to the attenuation unit 24. It has become.
  • the attenuation unit 24 attenuates the output signal from the high-pass filtering unit 23 (for example, 3 dB).
  • the delay unit 25 delays the output signal attenuated by the attenuation unit 24 for each frequency band. For example, the delay unit 25 divides the signal from around 630 Hz to around 2 KHz into one-third octave bands, and delays each divided band by a preset delay amount. A signal for each frequency band is synthesized into one signal. Then, the delay unit 25 outputs the synthesized signal (an example of the second attenuated delay surround signal) to the adder unit 26.
  • the delay amount in the delay unit 25 is set for each frequency band so that the localization angle of the sound image 200 is maximized (see the maximum localization angle of the comparative example shown in FIG. 3).
  • the delay unit 25 can be configured by an all-pass filter having phase delay characteristics obtained by approximating the optimum delay amount of the comparative example shown in FIG.
  • the adding unit 26 adds the output signal from the phase inverting unit 14 and the output signal from the delay unit 25, and outputs the added signal to the speaker RSP.
  • the surround signal processing device 10 uses the same phase inverting unit 14 as the surround signal processing device 10. While the phase is inverted, in the mid-high range (frequency band higher than the predetermined frequency), the same attenuation unit 24 and delay unit 25 as in the comparative example are attenuated and delayed, and both output signals are added by the addition unit 26. It is like that.
  • the configuration related to the left speaker LSP is the same in both the surround signal processing device 10 and the comparative example, and the configuration related to the center speaker CSP is only included in the surround signal processing device 10, and therefore the surround signal processing device 20 related thereto.
  • the configuration of is the same as that of the surround signal processing apparatus 10.
  • the predetermined frequency described above that is, the cut-off frequency in the low-pass filtering units 21 and 22 and the high-pass filtering unit 23 is a boundary frequency that divides the band of the center frequency 500 Hz and the band of the center frequency 630 Hz. That is, as shown in FIG. 3, the surround effect according to the first embodiment is higher than that of the comparative example in the band of the center frequency of 500 Hz or less, and the surround effect of the comparative example is the first in the band of the center frequency of 630 Hz or more. Since this is higher than that of the first embodiment, this boundary frequency is set as a cutoff frequency.
  • the maximum localization angle of the sound image 200 is the same as that in the first embodiment in the band of the center frequency of 500 Hz or less, and in the case of the comparative example in the band of the center frequency of 630 Hz or more. As a result, the surround effect in the band having a center frequency of 630 Hz or more is improved.
  • the maximum localization angle and sound pressure level differ depending on the listening environment such as the distance between the speaker LSP and the speaker RSP and the distance from the center speaker CSP to the listener 100, the evaluation in the assumed listening environment was sufficiently performed. Above, it is desirable to determine the cutoff frequency.
  • a method of determining the cut-off frequency in addition to determining based on only the maximum localization angle, for example, it may be determined based on sound pressure characteristics (see FIGS. 4 and 5), You may determine based on both sound pressure characteristics.
  • determining based on the sound pressure characteristics for example, a frequency at which the sound pressure level rapidly decreases may be set as the cutoff frequency.
  • the low-pass filtering units 21 and 22 convert the signal component of the left surround signal Ls below the predetermined frequency into the attenuation unit 12.
  • Output to the phase inverting unit 14, the output signal from the low-pass filtering unit 21 is attenuated by the attenuation unit 12, and the delay unit 13 is delayed for each frequency band and output to the center speaker CSP, and the phase inverting unit 14 inverts the phase of the output signal from the low-pass filter 22 and outputs the inverted signal to the adder 26.
  • the high-pass filter 23 attenuates a signal component having a frequency higher than a predetermined frequency of the left surround signal Ls.
  • the output signal is attenuated by the attenuation unit 24, and the delay unit 25 is delayed for each frequency band, and the addition unit 26 outputs the output signal of the phase inversion unit 14 and the output of the delay unit 25.
  • FIG. 9 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of the surround signal processing apparatus 30 according to the third embodiment.
  • the same elements as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals.
  • the surround signal is output to one speaker on each of the left and right.
  • a surround signal is output to a 2-Way speaker.
  • the surround signal processing device 30 includes a left surround signal extraction unit 11, attenuation units 12 and 24, delay units 13 and 25, a phase inversion unit 14, low-pass filtering units 21 and 22, and 31 and the high-pass filter parts 23 and 32 are comprised.
  • the low-pass filter 31 and the high-pass filter 32 constitute one output means
  • the attenuator 12 and the delay part 13 constitute an attenuation delay means
  • the delay part 13 constitutes a central output means.
  • the phase inverting unit 14 constitutes phase inverting means.
  • the low-pass filtering units 21 and 22 constitute a first filter unit
  • the high-pass filtering unit 23 constitutes a second filter unit
  • the attenuation unit 24 and the delay unit 25 constitute a second attenuation delay unit.
  • the phase inversion unit and delay unit 35 constitutes the other output unit.
  • a speaker unit LSU (one example of a speaker) constituted by a woofer LW and a tweeter LT, a woofer RW (an example of a low-frequency speaker), and a tweeter RT (
  • a speaker unit RSU (an example of the other speaker) configured by an example of a loudspeaker speaker is disposed.
  • the left surround signal extraction unit 11 converts the left surround signal Ls extracted from the audio stream signal As into a low pass filter 21, a low pass filter 22, a high pass filter 23, a low pass filter 31, and a high pass. It outputs to the filtration part 32, respectively.
  • the low-pass filtering unit 31 cuts a signal component having a frequency higher than a predetermined frequency of the left surround signal Ls supplied from the left surround signal extraction unit 11, and sends the signal component having the frequency equal to or lower than the predetermined frequency to the woofer LW of the speaker unit LSU. It is designed to output.
  • the high-pass filtering unit 32 cuts a signal component having a frequency less than or equal to a predetermined frequency of the left surround signal Ls supplied from the left surround signal extraction unit 11, and sends a signal component having a frequency higher than the predetermined frequency to the tweeter LT of the speaker unit LSU. It is designed to output.
  • the structure of the low-pass filter part 31 is the same as that of the low-pass filter parts 21 and 22,
  • the cut-off frequency is also the same as these.
  • the structure of the high-pass filter 32 is the same as that of the high-pass filter 23, and the cut-off frequency is the same as this.
  • the output signal of the phase inverting unit 14 is supplied to the woofer RW of the speaker unit RSU. Further, the output signal of the delay unit 35 is supplied to the tweeter RT of the speaker unit RSU.
  • the low-frequency component of the surround signal is output to the woofer, and the middle-high frequency component of the surround signal is output to the tweeter.
  • the output signal from the phase inverting unit 14 is supplied to the woofer RW, and the output signal of the delay unit 35 is supplied to the tweeter RT.
  • the sound quality can be improved by supplying each output signal to a speaker corresponding to the frequency band.
  • the second embodiment or the third embodiment can be applied to a surround system such as 5.1ch as in the case of the first embodiment.
  • the present invention is not limited to the above embodiment.
  • the above embodiment is merely an example, and has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and has the same function and effect as anything. It is included in the technical scope of the present invention.

Abstract

　リスナーの前方に配置されるべきスピーカを用いてサラウンド音響を実現する場合において、低音域におけるサラウンド効果を向上させることを可能とする。 　左サラウンド信号抽出部１１が、左側サラウンド信号ＬｓをそのままスルーでスピーカＬＳＰに出力し、左サラウンド信号抽出部１１からの左側サラウンド信号Ｌｓを、減衰部１２が減衰させ、且つ、遅延部１３が周波数帯域毎に遅延させて、センタースピーカＣＳＰに出力し、位相反転部１４が、左サラウンド信号抽出部１１からの左側サラウンド信号Ｌｓの位相を反転させて、スピーカＲＳＰに出力する。

Description

信号処理装置及び信号処理方法
　本願は、サラウンド信号を処理し、リスナーの前方に位置すべきスピーカに出力する信号処理装置及び信号処理方法の技術分野に関する。
　５．１ｃｈのようなサラウンドシステムを利用するためには、リスナーの後方にサラウンド用スピーカを配置する必要があるが、一般的な住宅においては、このサラウンド用スピーカを配置するスペースが無い場合が多いことから、従来、前方のスピーカのみで、サラウンド音響を実現するフロントサラウンドシステムが提案されている。
　こうしたフロントサラウンドシステムにおいては、頭部伝達関数が用いられていることが多いが（例えば、特許文献１）、この頭部伝達関数を用いる方式では、音源の周波数特性を大きく変化させてしまうことに起因する音質劣化が生じたり、リスナーの頭の形などによってその効果に個人差があるなどの問題があった。
　そこで、本願の発明者等は、入力されたサラウンド信号を、左右のスピーカうち対応するスピーカに出力する一方、このサラウンド信号を周波数帯域毎に所定の遅延量で遅延させるとともに減衰させて、他方のスピーカーに出力するサラウンド再生システムを提案した（非特許文献１）。
　このサラウンド再生システムによれば、基本的には帯域毎の位相のみを制御するため、音質の劣化が少なく、また、頭部伝達関数のようなリスナーの特徴に依存するような情報を用いないため、効果の個人差が少なくなる。
特開平８－２６５８９９号公報 小幡健作、他１名、前方２つのスピーカによるサラウンド再生システム、日本バーチャルリアティ学会第１２回大会論文集、2007年9月
　しかしながら、非特許文献１に記載のサラウンド再生システムでは、スピーカから出力される音声の波長が頭の幅より長い帯域においては、回折量が大きくなることから、例えば、右の耳に到達する左側サラウンド用音声の音圧を下げようとすると、遅延された（右側スピーカから出力された）左側サラウンド用音声が回り込んで、左側スピーカから出力された左側サラウンド用音声に干渉し、左の耳における左側サラウンド用音声の音圧までもが下がるという傾向がある。特に、低音域においては、中高音域に比べて音圧低下が大きくなる傾向がある。
　また、この音圧低下に起因して、両耳間での音圧差が小さくなることから、低音域における音像の定位角も小さくなる。
　その結果、低音域のサラウンド音声が、リスナーの正面付近から、中高音域に比べて小さく聞こえてくるという不都合があった。
　本願は、以上の点に鑑みてなされたものであり、その課題の一例は、リスナーの前方に配置されるべきスピーカを用いてサラウンド音響を実現する場合において、低音域におけるサラウンド効果を向上させることを可能とする信号処理装置及び信号処理方法を提供することにある。
　上記課題を解決するために、本願の一つの観点では、入力されたサラウンド信号を、左右のうち当該信号が対応する一方のステレオ音を出力すためのスピーカである一方スピーカと、他方のステレオ音を出力するためのスピーカである他方スピーカと、前記一方スピーカと前記他方スピーカとの中間に位置すべきスピーカである中央スピーカと、のうち、前記一方スピーカに出力する一方出力手段を備える信号処理装置において、前記入力されたサラウンド信号を減衰させ、且つ、当該サラウンド信号を周波数帯域毎に遅延させ、減衰遅延サラウンド信号を生成する減衰遅延手段と、前記生成された減衰遅延サラウンド信号を前記中央スピーカに出力する中央出力手段と、前記入力されたサラウンド信号の位相を反転させ、逆相サラウンド信号を生成する位相反転手段と、前記生成された逆相サラウンド信号を、前記他方スピーカに出力する他方出力手段と、を備えることを特徴とする。
　また、前記信号処理装置において、前記入力されたサラウンド信号の予め定められた所定周波数以下の信号成分を、前記減衰遅延手段と前記位相反転手段とに出力する第１フィルタ手段と、前記入力されたサラウンド信号の前記所定周波数よりも周波数が高い信号成分を出力する第２フィルタ手段と、前記第２フィルタ手段により出力された前記信号成分を減衰させ、且つ、当該信号成分を周波数帯域毎に遅延させて、第２減衰遅延サラウンド信号を生成する第２減衰遅延手段と、を更に備え、前記減衰遅延手段は、前記第１フィルタ手段により出力された前記信号成分に基づいて、前記減衰遅延サラウンド信号を生成し、前記位相反転手段は、前記第１フィルタ手段により出力された前記信号成分に基づいて、前記逆相サラウンド信号を生成し、前記他方出力手段は、前記逆相サラウンド信号と前記第２減衰遅延サラウンド信号とを、前記他方スピーカに出力することを特徴とする。
　また、前記信号処理装置において、前記他方出力手段は、前記逆相サラウンド信号を前記他方スピーカに含まれる低音域用スピーカに出力し、前記第２減衰遅延サラウンド信号を前記他方スピーカに含まれる高音域用スピーカに出力することを特徴とする。
　また、前記信号処理装置において、前記所定周波数は、前記減衰遅延手段及び前記第２減衰遅延手段による信号の遅延に用いられる周波数帯毎の遅延量をサラウンド音の音像の定位角が最大になるように夫々設定された場合における、当該最大の定位角とサラウンド音の音圧との少なくとも何れか一方に基づいて設定されていることを特徴とする。
　また、前記信号処理装置において、前記減衰遅延手段及び前記位相反転手段は、左右夫々に対応して設けられ、前記一方出力手段は、前記一方に対応する前記サラウンド信号と、前記他方に対応する前記位相反転手段により生成された前記逆相サラウンド信号と、を加算し、一方加算信号を前記一方スピーカに出力し、前記他方出力手段は、前記他方に対応する前記サラウンド信号と、前記一方に対応する前記位相反転手段により生成された前記逆相サラウンド信号と、を加算し、他方加算信号を前記他方スピーカに出力し、前記中央出力手段は、左右の前記減衰遅延手段により生成された前記遅延減衰サラウンド信号同士を加算し、中央加算信号を前記中央スピーカに出力することを特徴とする。
　本願の他の観点では、入力されたサラウンド信号を、左右のうち当該信号が対応する一方のステレオ音を出力すためのスピーカである一方スピーカと、他方のステレオ音を出力するためのスピーカである他方スピーカと、前記一方スピーカと前記他方スピーカとの中間に位置すべきスピーカである中央スピーカと、のうち、前記一方スピーカに出力し、前記入力されたサラウンド信号を減衰させ、且つ、当該サラウンド信号を周波数帯域毎に遅延させ、減衰遅延サラウンド信号を生成し、当該減衰遅延サラウンド信号を前記中央スピーカに出力し、前記入力されたサラウンド信号の位相を反転させ、逆相サラウンド信号を生成し、当該逆相サラウンド信号を、前記他方スピーカに出力することを特徴とする。
第１実施形態に係るサラウンド信号処理装置１０の概要構成の一例を示すブロック図である。 周波数帯域毎の最適遅延量の一例を示すグラフである。 周波数毎の最大定位角の一例を示すグラフである。 比較例において、リスナーの両耳に達した左側サラウンド音声の平均音圧レベルの一例を等高線で示した図である。 第１実施形態に係るサラウンド信号処理装置１０において、リスナーの両耳に達した左側サラウンド音声の平均音圧レベルの一例を等高線で示した図である。 第１実施形態に係るサラウンド信号処理装置１０における周波数帯域毎の最適遅延量とその近似結果の一例を示すグラフである。 ＡＶアンプ５０の概要構成の一例を示すブロック図である。 第２実施形態に係るサラウンド信号処理装置２０の概要構成の一例を示すブロック図である。 第３実施形態に係るサラウンド信号処理装置３０の概要構成の一例を示すブロック図である。
符号の説明
　１０、２０、３０　サラウンド信号処理装置
　１１　左サラウンド信号抽出部
　１２、２４　減衰部
　１３、２５　遅延部
　１４　位相反転部
　２１、２２、３１　低域濾過部
　２３、３２　高域濾過部
　２６　加算部
　５０　ＡＶアンプ
　５１　デコーダ
　５２、５５　アッテネータ
　５３、５６　オールパスフィルタ
　５４、５７　位相反転回路
　５８、５９、６０　加算器
　１００　リスナー
　２００　音像
　ＬＳＰ、ＲＳＰ、ＬＳＳＰ、ＲＳＳＰ　スピーカ
　ＣＳＰ　センタースピーカ
　ＳＷ　サブウーファ
　以下、図面を参照して本願の最良の実施形態について詳細に説明する。
　［１．第１実施形態］
　［１．１　信号処理装置の構成］
　先ず、第１実施形態に係るサラウンド信号処理装置１０の構成について、図１を用いて説明する。
　図１は、第１実施形態に係るサラウンド信号処理装置１０の概要構成の一例を示すブロック図である。
　本実施形態に係るサラウンド信号処理装置１０は、サラウンド信号を処理することによって、前面左側スピーカ、前面右側スピーカ及びセンタースピーカの３つの前方のスピーカだけで、サラウンド音響を実現する装置である。
　なお、以下の説明においては、左側サラウンド信号に対する処理を行うための構成のみについて説明するが、右側サラウンド信号に対する処理を行うための構成も同様である。
　図１に示すように、サラウンド信号処理装置１０は、左側サラウンド信号抽出部１１と、減衰部１２と、遅延部１３と、位相反転部１４と、を含んで構成されている。
　ここで、左側サラウンド信号抽出部１１は、一方出力手段を構成し、減衰部１２及び遅延部１３は、減衰遅延手段を構成し、遅延部１３は、中央出力手段を構成する。また、位相反転部１４は、位相反転手段及び他方出力手段を構成する。
　左側サラウンド信号抽出部１１には、サラウンド信号処理装置１０の外部からオーディオストリーム信号Ａｓが入力されるようになっており、当該左側サラウンド信号抽出部１１は、このオーディオストリーム信号Ａｓから左側サラウンド信号Ｌｓを抽出するようになっている。また、左側サラウンド信号抽出部１１は、抽出された左側サラウンド信号Ｌｓを、左側のステレオ音声を出力するスピーカＬＳＰ（一方スピーカの一例）と、減衰部１２と、位相反転部１４とに夫々出力するようになっている。
　減衰部１２は、左側サラウンド信号抽出部１１から供給された左側サラウンド信号Ｌｓを減衰させるようになっている（例えば６ｄＢ）。
　遅延部１３は、減衰部１２により減衰させられた左側サラウンド信号を周波数帯域毎に遅延させるようになっている。例えば、遅延部１３は、２５０Ｈｚ周辺から２ＫＨｚ周辺までの３オクターブに渡る左側サラウンド信号を、３分の１オクターブの帯域毎に分割し、分割された帯域毎に、夫々予め設定された遅延量で遅延させ、遅延させた周波数帯域毎の信号を一つの信号に合成するようになっている。そして、遅延部１３は、合成した信号（減衰遅延サラウンド信号の一例）を、主にセリフの音声を出力するセンタースピーカＣＳＰ（中央スピーカの一例）に出力するようになっている。
　ここで、遅延量は、リスナー１００が感じる音源、すなわち、音像２００の定位角（リスナー１００正面方向からの角度）が最大の開き角度となるよう、周波数帯域毎に設定されている。
　なお、左側サラウンド信号抽出部１１から左側サラウンド信号Ｌｓを遅延部１３に供給し、この左側サラウンド信号Ｌｓを遅延部１３により遅延させた後で、減衰部１２により減衰させる構成としても良い。
　位相反転部１４は、左側サラウンド信号抽出部１１から供給された左側サラウンド信号Ｌｓの位相を反転させ、この反転させた信号（逆相サラウンド信号の一例）を、右側のステレオ音声を出力するスピーカＲＳＰ（他方スピーカの一例）に出力するようになっている。
　［１．２　信号処理装置の動作］
　次に、サラウンド信号処理装置１０の動作について説明する。
　オーディオストリーム信号Ａｓは、サラウンド信号処理装置１０の左側サラウンド信号抽出部１１に入力される。そして、左側サラウンド信号抽出部１１は、オーディオストリーム信号Ａｓから左側サラウンド信号Ｌｓを抽出し、この信号を、スピーカＬＳＰ、減衰部１２及び位相反転部に出力する。
　減衰部１２に供給された左側サラウンド信号Ｌｓは、当該減衰部１２により減衰させられた後、遅延部１３により、周波数帯域毎に遅延させられ、その後、センタースピーカＣＳＰに出力される。
　位相反転部１４に供給された左側サラウンド信号Ｌｓは、当該位相反転部１４により反転させられた後、スピーカＲＳＰに出力される。
　スピーカＬＳＰからは、左側サラウンド信号抽出部１１から出力された左側サラウンド信号Ｌｓそのものに対応する音声が出力される。
　また、センタースピーカＣＳＰからは、減衰後、周波数帯域毎に遅延した左側サラウンド信号Ｌｓに対応する音声が出力される。
　また、スピーカＲＳＰからは、位相が反転した左側サラウンド信号Ｌｓに対応する音声が出力される。
　リスナー１００は、左側のサラウンド音声を出力するスピーカＬＳＳＰと、右側のサラウンド音声を出力するスピーカＲＳＳＰとが、あたかも図１に示す位置に置かれているようにサラウンド音声を聴くことができる。なお、スピーカＬＳＳＰ及びスピーカＲＳＳＰは、説明の便宜のために、破線で仮想的に図示されているにすぎない。
　次に、サラウンド信号処理装置１０を用いたサラウンド効果の主観評価について、図２乃至図６を用いて説明する。図２は、周波数帯域毎の最適遅延量の一例を示すグラフである。また、図３は、周波数毎の最大定位角の一例を示すグラフである。また、図４は、比較例において、リスナー１００の両耳に達した左側サラウンド音声の平均音圧レベルの一例を等高線で示した図である。また、図５は、第１実施形態に係るサラウンド信号処理装置１０において、リスナー１００の両耳に達した左側サラウンド音声の平均音圧レベルの一例を等高線で示した図である。また、図６は、第１実施形態に係るサラウンド信号処理装置１０における周波数帯域毎の最適遅延量とその近似結果の一例を示すグラフである。
　以下に説明する評価においては、スピーカＬＳＰとスピーカＲＳＰとの間隔を、１．５メートルとした。また、センタースピーカＣＳＰを、スピーカＬＳＰとスピーカＲＳＰとを結ぶ線分の中心に配置した。また、リスナー１００は、スピーカＬＳＰとスピーカＲＳＰとを結ぶ線分の垂直２等分線上に位置させ、センタースピーカＣＳＰからリスナー１００までの距離を、２メートルとした。
　図２は、２５０Ｈｚ、３１５Ｈｚ、３９７Ｈｚ、５００Ｈｚ、６３０Ｈｚ、７９４Ｈｚ、１０００Ｈｚ、１２６０Ｈｚ、１５８７Ｈｚ、２０００Ｈｚを中心周波数とする１０の周波数帯域夫々において、音像２００の定位角が最大となる最適遅延量を示すグラフである。図２に示すように、最適遅延量は、約０～４ラジアンの範囲に分布しており、特に、中心周波数が５００Ｈｚ以下の帯域においては、１ラジアン未満となっている。
　ここで、比較例についても説明する。比較例は、上述した非特許文献１に記載のサラウンド再生システムと同様の構成となっている。具体的に、このサラウンド再生システムは、左側サラウンド信号を、そのままスルーで前面左側スピーカに出力する一方、当該左側サラウンド信号を、オールパスフィルタで周波数帯域毎に予め設定された遅延量で遅延させた後、減衰させて、前面右側スピーカに出力する構成となっている（左側サラウンド信号についての構成のみ）。
　比較例においても、音像２００の定位角が最大となるように最適遅延量を設定すると、図２に示すように、その遅延量は、約３～６ラジアンの範囲に分布しており、本実施形態に係るサラウンド信号処理装置１０の最適遅延量よりも大きくなっている。
　図３は、図２に示した最適遅延量で、周波数帯域毎の左側サラウンド信号を遅延させた場合における、音像２００の定位角を示すグラフである。
　図３に示すように、中心周波数が６３０Ｈｚ以上の帯域においては、本実施形態よりも比較例の方の最大定位角が勝っているが、比較例ではサラウンド効果が弱いとされている中心周波数が５００Ｈｚ以下の帯域においては、比較例よりも本実施形態の方の最大定位角が勝っている。つまり、本実施形態に係るサラウンド信号処理装置１０では、低音域におけるサラウンド効果が改善されているのである。
　図４及び図５は、遅延量を０から２πまで設定した場合における、２５０Ｈｚから２ＫＨｚまでの音圧特性を示した図であり、図４は、比較例における図であり、図５は、本実施形態に係るサラウンド信号処理装置１０における図である。また、図４及び図５は、最大の音圧レベルを０ｄＢに正規化し、音圧レベルを等高線で示した図である。
　比較例においては、図４に、図２に示すグラフを重ね合わせると、最適遅延量がたどるグラフ上の音圧レベルが低くなっていることが分かる。特に、最適遅延量がπラジアン前後となる、中心周波数５００Ｈｚ以下の帯域においては、約－４～－１０ｄＢとなっており、音圧レベルの低下が激しくなっている。
　一方、本実施形態においては、全周波数及び全遅延量において、約－１ｄＢ以上の音圧レベルが確保され、最低でも約－１．４ｄＢとなっている。図２に示すグラフを重ね合わせてみても、最適遅延量がたどるグラフ上の音圧レベルは良好に保たれている。
　次に、中心周波数５００Ｈｚ以下の帯域において、音圧レベルとサラウンド効果が改善される理由を説明する。
　サラウンド音声の波長が頭の幅より長い帯域においては回折量が大きくなる。比較例において、この波長のサラウンド音声に関して両耳間における音圧差をつけようとすると、例えば、スピーカＲＳＰから出力された左側用のサラウンド音声が、リスナー１００の頭を回り込んでスピーカＬＳＰから出力された左側用のサラウンド音声に干渉する。ここで、図２に示すように、中心周波数５００Ｈｚ以下における比較例の最適遅延量は２分の１波長前後であることから、波長が長いことも相まって、スピーカＬＳＰから出力された左側用のサラウンド音声と、スピーカＲＳＰから出力されてリスナー１００の頭を回り込んだ左側用のサラウンド音声とが、ほぼ逆相の関係となる。
　こうしたことが、サラウンド音声がリスナー１００の耳に達したときの音圧レベルが低下する原因の一つとなっていることが考えられる。
　また、リスナー１００の耳に達したサラウンド音声の音圧レベルは、両方の耳において夫々低下することから、その結果として両耳間における音圧差はそれほど広がらない。従って、音像の定位角も大きくならず、サラウンド効果が低下する原因となっていた。
　これに対し、本実施形態に係るサラウンド信号処理装置１０においては、図２に示すように、中心周波数５００Ｈｚ以下における最適遅延量が、比較例と比べて小さくなっており、０ラジアンに近い状態になっている。
　そうすると、スピーカＬＳＰから出力された左側用のサラウンド音声と、センタースピーカＣＳＰから出力された左側用のサラウンド音声とは、スピーカＬＳＰとセンタースピーカＣＳＰとを結ぶ線分の垂直２等分線上において、ほぼ同相の関係となって、音圧レベルを上昇させることとなる。また、サラウンド音声の波長が比較的長いことから、この垂直２等分線の周辺においても音圧レベルが上昇し、その結果、リスナー１００の左耳における左側用のサラウンド音声の音圧レベルは高くなる。
　一方、スピーカＲＳＰから出力された左側用のサラウンド音声と、センタースピーカＣＳＰから出力された左側用のサラウンド音声とは、スピーカＲＳＰとセンタースピーカＣＳＰとを結ぶ線分の垂直２等分線上において、ほぼ逆相の関係となって、音圧レベルを低下させる結果となる。また、上記と同様に、この垂直２等分線の周辺においても音圧レベルが低下し、その結果、リスナー１００の右耳における左側用のサラウンド音声の音圧レベルは低くなる。
　従って、左耳における音圧レベルは上がり、右耳における音圧レベルは下がることから、両耳間における音圧差が広がることにより、音像の定位角が大きくなり、サラウンド効果も向上する。
　ところで、サラウンド信号の周波数ｆにおける最適遅延量をφ（ｆ）を求める式は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　となる。上記式（１）において、ｉは、次元数であり、Ｐ（ｉ）は、定数パラメータである。ここで、Ｐ（０）＝７４．７１２４、Ｐ（１）＝－５５．３８５１、Ｐ（２）＝１０．２８１１とすると、式（１）のグラフは図６に示したものとなり、図２に示す評価実験で得られた最適遅延量を近似することができる。従って、このような位相遅延特性を有するオールパスフィルタで遅延部１３を構成することが可能である。
　なお、スピーカＬＳＰとスピーカＲＳＰとの間隔やセンタースピーカＣＳＰからリスナー１００までの距離等のリスニング環境によって、最大定位角や音圧レベルは異なることから、想定されるリスニング環境における評価を十分に行った上で、各周波数帯域における遅延量（あるいは、上記定数パラメータ）を決定することが望ましい。
　［１．３　５．１ｃｈサラウンドシステムへの適用例］
　次に、本実施形態を５．１ｃｈのサラウンドシステムのＡＶアンプに適用した場合の適用例について説明する。
　図７は、ＡＶアンプ５０の概要構成の一例を示すブロック図である。
　図７に示すように、ＡＶアンプ５０は、デコーダ５１と、アッテネータ５２及び５５と、オールパスフィルタ５３及び５６と、位相反転回路５４及び５７と、加算器５８、５９及び６０と、を含んで構成されている。
　ここで、アッテネータ５２及びオールパスフィルタ５３は、左側サラウンド信号に対応する減衰遅延手段を構成し、位相反転回路５４は、左側サラウンド信号に対応する位相反転手段を構成する。また、アッテネータ５５及びオールパスフィルタ５６は、右側サラウンド信号に対応する減衰遅延手段を構成し、位相反転回路５７は、右側サラウンド信号に対応する位相反転手段を構成する。また、加算器５８は、左側サラウンド信号に対応する一方出力手段と右側サラウンド信号に対応する他方出力手段を構成する。また、加算器５９は、中央出力手段を構成する。また、加算器６０は、右側サラウンド信号に対応する一方出力手段と左側サラウンド信号に対応する他方出力手段を構成する。
　デコーダ５１には、ＡＶアンプ５０の外部からオーディオストリーム信号Ａｓが入力されるようになっており、当該デコーダ５１は、このオーディオストリーム信号Ａｓを復号し、左側ステレオ信号Ｌ、右側ステレオ信号Ｒ、センター信号Ｃ、左側サラウンド信号Ｌｓ、右側サラウンド信号Ｒｓ及び低音域効果信号Ｌｆｅを出力するようになっている。
　デコーダ５１から出力された左側ステレオ信号Ｌは、加算器５８に供給されるようになっている。また、右側ステレオ信号Ｒは、加算器６０に供給されるようになっている。また、センター信号Ｃは、加算器５９に供給されるようになっている。
　また、左側サラウンド信号Ｌｓは、アッテネータ５２と、位相反転回路５４と、加算器５８とに夫々供給されるようになっている。また、右側サラウンド信号Ｒｓは、アッテネータ５５と、位相反転回路５７と、加算器６０とに夫々供給されるようになっている。また、低音域効果信号Ｌｆｅは、サブウーファＳＷに供給されるようになっている。
　アッテネータ５２は、左側サラウンド信号Ｌｓを減衰させるようになっている。また、オールパスフィルタ５３は、アッテネータ５２により減衰させられた左側サラウンド信号を周波数帯域毎に遅延させ、この遅延させた信号（減衰遅延サラウンド信号の一例）を加算器５９に出力するようになっている。また、位相反転回路５４は、左側サラウンド信号Ｌｓの位相を反転させ、この反転させた信号（逆相サラウンド信号の一例）を加算器６０に出力するようになっている。
　アッテネータ５５は、右側サラウンド信号Ｒｓを減衰させるようになっている。また、オールパスフィルタ５６は、アッテネータ５５により減衰させられた左側サラウンド信号を周波数帯域毎に遅延させ、この遅延させた信号（減衰遅延サラウンド信号の一例）を加算器５９に出力するようになっている。また、位相反転回路５７は、右側サラウンド信号Ｒｓの位相を反転させ、この反転させた信号（逆相サラウンド信号の一例）を加算器５８に出力するようになっている。
　上記オールパスフィルタ５３及び５６の構成及び機能は、遅延部１３と同様であり、その位相遅延特性は、上述した式（１）及び定数パラメータで示される。
　加算器５８は、デコーダ５１からの左側ステレオ信号Ｌｓと、同じくデコーダ５１からの左側サラウンド信号Ｌｓと、位相反転回路５７の出力信号とを加算し、加算された信号（一方加算信号及び他方加算信号の一例）をスピーカＬＳＰに出力するようになっている。
　加算器５９は、デコーダ５１からのセンター信号Ｃと、オールパスフィルタ５３の出力信号と、オールパスフィルタ５６の出力信号とを加算し、加算された信号（中央加算信号の一例）をスピーカＣＳＰに出力するようになっている。
　加算器６０は、デコーダ５１からの右側ステレオ信号Ｒｓと、同じくデコーダ５１からの右側サラウンド信号Ｒｓと、位相反転回路５４の出力信号とを加算し、加算された信号（一方加算信号及び他方加算信号の一例）をスピーカＲＳＰに出力するようになっている。
　このような構成のＡＶアンプ５０を備えるサラウンドシステムにより、リスナーは、５．１ｃｈのサラウンド音響を楽しむことができる。
　なお、５．１ｃｈに限らず、例えば、５ｃｈや６．１ｃｈ等のサラウンドシステムに適用することも可能である。
　以上説明したように、本実施形態によれば、左サラウンド信号抽出部１１が、左側サラウンド信号ＬｓをそのままスルーでスピーカＬＳＰに出力し、左サラウンド信号抽出部１１からの左側サラウンド信号Ｌｓを減衰部１２が減衰させ、且つ、遅延部１３が周波数帯域毎に遅延させて、センタースピーカＣＳＰに出力し、位相反転部１４が、左サラウンド信号抽出部１１からの左側サラウンド信号Ｌｓの位相を反転させて、スピーカＲＳＰに出力するので、低音域におけるサラウンド効果を向上させることができる。また、右側サラウンド信号に関しても、同様の作用により同様の効果を奏することができる。
　［２．第２実施形態］
　次に、第２実施形態について、図８を用いて説明する。
　図８は、第２実施形態に係るサラウンド信号処理装置２０の概要構成の一例を示すブロック図であり、同図において、図１と同様の要素については同様の符号を付してある。
　上述した第１実施形態においては、図３に示すように、中高音域におけるサラウンド効果が比較例よりも低くなっていたが、本実施形態においては、この中高音域におけるサラウンド効果を向上させるべく、サラウンド信号処理装置１０の構成と比較例の構成とを組み合わせた場合について説明する。
　図８に示すように、サラウンド信号処理装置２０は、左側サラウンド信号抽出部１１と、減衰部１２と、遅延部１３と、位相反転部１４と、低域濾過部２１及び２２と、高域濾過部２３と、減衰部２４と、遅延部２５と、加算部２６と、を含んで構成されている。
　ここで、左側サラウンド信号抽出部１１は、一方出力手段を構成し、減衰部１２及び遅延部１３は、減衰遅延手段を構成し、遅延部１３は、中央出力手段を構成し、位相反転部１４は、位相反転手段を構成する。また、低域濾過部２１及び２２は、第１フィルタ手段を構成し、高域濾過部２３は、第２フィルタ手段を構成し、減衰部２４及び遅延部２５は、第２減衰遅延手段を構成し、加算部２６は、他方出力手段を構成する。
　左側サラウンド信号抽出部１１は、オーディオストリーム信号Ａｓから抽出した左側サラウンド信号Ｌｓを、スピーカＬＳＰと、低域濾過部２１と、低域濾過部２２と、高域濾過部２３とに夫々出力するようになっている。
　低域濾過部２１及び２２は、夫々左側サラウンド信号抽出部１１から供給された左側サラウンド信号Ｌｓの所定周波数（詳細は後述）より高い周波数の信号成分をカットし、当該所定周波数以下の信号成分を出力するようになっている。そして、低域濾過部２１からの出力信号は減衰部１２に供給され、低域濾過部２２からの出力信号は位相反転部１４に供給されるようになっている。
　減衰部１２に供給された信号は、当該減衰部１２により減衰された後、遅延部１３により各周波数帯域毎に遅延されて、スピーカＣＳＰに出力されるようになっている。なお、遅延部１２は、２５０Ｈｚ周辺から５００Ｈｚ周辺までの信号を、３分の１オクターブの帯域毎に分割し、分割された帯域毎に、夫々予め設定された遅延量で遅延させるようになっている。
　位相反転部１４に供給された信号は、当該位相反転部１４によりその位相が反転させられて、加算部２６に出力されるようになっている。
　高域濾過部２３は、左側サラウンド信号抽出部１１から供給された左側サラウンド信号Ｌｓの所定周波数以下の信号成分をカットし、当該所定周波数より高い周波数の信号成分を減衰部２４に出力するようになっている。
　減衰部２４は、高域濾過部２３からの出力信号を減衰させるようになっている（例えば３ｄＢ）。
　遅延部２５は、減衰部２４により減衰させられた出力信号を周波数帯域毎に遅延させるようになっている。例えば、遅延部２５は、６３０Ｈｚ周辺から２ＫＨｚ周辺までの信号を、３分の１オクターブの帯域毎に分割し、分割された帯域毎に、夫々予め設定された遅延量で遅延させ、遅延させた周波数帯域毎の信号を一つの信号に合成するようになっている。そして、遅延部２５は、合成した信号（第２減衰遅延サラウンド信号の一例）を加算部２６に出力するようになっている。
　この遅延部２５における遅延量は、音像２００の定位角が最大になるように（図３に示す比較例の最大定位角を参照）、周波数帯域毎に夫々設定されている。このとき、例えば、図２に示す比較例の最適遅延量を近似式で近似させた位相遅延特性を有するオールパスフィルタで遅延部２５を構成することが可能である。
　加算部２６は、位相反転部１４からの出力信号と遅延部２５からの出力信号とを加算し、この加算された信号をスピーカＲＳＰに出力するようになっている。
　このように、サラウンド信号処理装置２０は、左側サラウンド信号ＬｓをスピーカＲＳＰに出力する際に、低音域（所定周波数以下の周波数帯）においては、サラウンド信号処理装置１０と同様の位相反転部１４で位相を反転させる一方、中高音域（所定周波数よりも高い周波数帯）においては、比較例と同様の減衰部２４及び遅延部２５で減衰及び遅延させ、両方の出力信号を加算部２６により加算するようになっている。
　他方、左側スピーカＬＳＰに関する構成は、サラウンド信号処理装置１０も比較例も同様であり、センタースピーカＣＳＰに関する構成は、サラウンド信号処理装置１０のみが有していることから、これらに関するサラウンド信号処理装置２０の構成はサラウンド信号処理装置１０と同様である。
　ここで、上述した所定周波数、すなわち、低域濾過部２１及び２２並びに高域濾過部２３におけるカットオフ周波数は、中心周波数５００Ｈｚの帯域と中心周波数６３０Ｈｚの帯域とを分ける境界周波数としている。つまり、図３に示すように、中心周波数５００Ｈｚ以下の帯域では、第１実施形態によるサラウンド効果の方が比較例よりも高く、中心周波数６３０Ｈｚ以上の帯域では、比較例によるサラウンド効果の方が第１実施形態よりも高いので、この境界周波数をカットオフ周波数とした。
　このようにカットオフ周波数を決定することで、音像２００の最大定位角は、中心周波数５００Ｈｚ以下の帯域では、第１実施形態の場合と同様となり、中心周波数６３０Ｈｚ以上の帯域では、比較例の場合と同様になり、中心周波数６３０Ｈｚ以上の帯域でのサラウンド効果が向上する。
　なお、スピーカＬＳＰとスピーカＲＳＰとの間隔やセンタースピーカＣＳＰからリスナー１００までの距離等のリスニング環境によって、最大定位角や音圧レベルは異なることから、想定されるリスニング環境における評価を十分に行った上で、カットオフ周波数を決定することが望ましい。
　更に、カットオフ周波数の決定方法としては、最大定位角のみに基づいて決定する以外にも、例えば、音圧特性（図４及び５参照）に基づいて決定しても良いし、最大定位角と音圧特性の両方に基づいて決定しても良い。音圧特性に基づいて決定する場合には、例えば、音圧レベルが急激に低下する周波数をカットオフ周波数としても良い。
　以上説明したように、本実施形態によれば、第１実施形態の作用による効果に加えて、低域濾過部２１及び２２が、左側サラウンド信号Ｌｓの所定周波数以下の信号成分を、減衰部１２と位相反転部１４に出力し、低域濾過部２１からの出力信号を減衰部１２が減衰させ、且つ、遅延部１３が周波数帯域毎に遅延させて、センタースピーカＣＳＰに出力し、位相反転部１４が、低域濾過部２２からの出力信号の位相を反転させて、加算部２６に出力し、高域濾過部２３が、左側サラウンド信号Ｌｓの所定周波数以下よりも高い周波数の信号成分を減衰部２４に出力し、この出力信号を、減衰部２４が減衰させ、且つ、遅延部２５が周波数帯域毎に遅延させて、加算部２６が、位相反転部１４の出力信号と遅延部２５の出力信号を加算してスピーカＲＳＰに出力するので、低音域におけるサラウンド効果を向上させながら、更に中高音域におけるサラウンド効果も向上させることができる。
　［３．第３実施形態］
　次に、第３実施形態について、図９を用いて説明する。
　図９は、第３実施形態に係るサラウンド信号処理装置３０の概要構成の一例を示すブロック図であり、同図において、図２と同様の要素については同様の符号を付してある。
　上述した第２実施形態においては、左右夫々一つのスピーカにサラウンド信号を出力する構成としていたが、本実施形態においては、２Ｗａｙスピーカに対してサラウンド信号を出力する場合について説明する。
　図９に示すように、サラウンド信号処理装置３０は、左側サラウンド信号抽出部１１と、減衰部１２及び２４と、遅延部１３及び２５と、位相反転部１４と、低域濾過部２１、２２及び３１と、高域濾過部２３及び３２と、を含んで構成されている。
　ここで、低域濾過部３１及び高域濾過部３２は、一方出力手段を構成し、減衰部１２及び遅延部１３は、減衰遅延手段を構成し、遅延部１３は、中央出力手段を構成し、位相反転部１４は、位相反転手段を構成する。また、低域濾過部２１及び２２は、第１フィルタ手段を構成し、高域濾過部２３は、第２フィルタ手段を構成し、減衰部２４及び遅延部２５は、第２減衰遅延手段を構成し、位相反転部及び遅延部３５は、他方出力手段を構成する。
　また、本実施形態においては、スピーカＬＳＰ及びＲＳＰに替えて、ウーファＬＷ及びツイータＬＴにより構成されるスピーカユニットＬＳＵ（一方スピーカの一例）と、ウーファＲＷ（低音域用スピーカの一例）及びツイータＲＴ（高音域用スピーカの一例）により構成されるスピーカユニットＲＳＵ（他方スピーカの一例）とが配置されている。
　左側サラウンド信号抽出部１１は、オーディオストリーム信号Ａｓから抽出した左側サラウンド信号Ｌｓを、低域濾過部２１と、低域濾過部２２と、高域濾過部２３と、低域濾過部３１と高域濾過部３２とに夫々出力するようになっている。
　低域濾過部３１は、左側サラウンド信号抽出部１１から供給された左側サラウンド信号Ｌｓの所定周波数より高い周波数の信号成分をカットし、当該所定周波数以下の信号成分を、スピーカユニットＬＳＵのウーファＬＷに出力するようになっている。
　高域濾過部３２は、左側サラウンド信号抽出部１１から供給された左側サラウンド信号Ｌｓの所定周波数以下の信号成分をカットし、当該所定周波数より高い周波数の信号成分を、スピーカユニットＬＳＵのツイータＬＴに出力するようになっている。
　なお、低域濾過部３１の構成は低域濾過部２１及び２２と同様であり、そのカットオフ周波数もこれらと同一である。また、高域濾過部３２の構成は高域濾過部２３と同様であり、そのカットオフ周波数もこれと同一である。
　位相反転部１４の出力信号は、スピーカユニットＲＳＵのウーファＲＷに供給されるようになっている。また、遅延部３５の出力信号は、スピーカユニットＲＳＵのツイータＲＴに供給されるようになっている。
　このように、本実施形態においては、サラウンド信号の低音域の成分はウーファに出力され、当該サラウンド信号の中高音域の成分はツイータに出力されるようになっている。
　以上、説明したように、本実施形態によれば、位相反転部１４からの出力信号はウーファＲＷに供給され、遅延部３５の出力信号はツイータＲＴに供給されるので、第２実施形態の場合と同様の効果を奏することができるとともに、夫々の出力信号が周波数帯域に合ったスピーカに夫々供給されることにより、音質を向上させることができる。
　なお、上記第２実施形態または第３実施形態を、第１実施形態の場合のように、例えば、５．１ｃｈ等のサラウンドシステムに適用可能であることは無論である。
　また、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、如何にしてものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

Claims (6)

  1. 　入力されたサラウンド信号を、左右のうち当該信号が対応する一方のステレオ音を出力すためのスピーカである一方スピーカと、他方のステレオ音を出力するためのスピーカである他方スピーカと、前記一方スピーカと前記他方スピーカとの中間に位置すべきスピーカである中央スピーカと、のうち、前記一方スピーカに出力する一方出力手段を備える信号処理装置において、
    　前記入力されたサラウンド信号を減衰させ、且つ、当該サラウンド信号を周波数帯域毎に遅延させ、減衰遅延サラウンド信号を生成する減衰遅延手段と、
    　前記生成された減衰遅延サラウンド信号を前記中央スピーカに出力する中央出力手段と、
    　前記入力されたサラウンド信号の位相を反転させ、逆相サラウンド信号を生成する位相反転手段と、
    　前記生成された逆相サラウンド信号を、前記他方スピーカに出力する他方出力手段と、
    　を備えることを特徴とする信号処理装置。
  2. 　請求項１に記載の信号処理装置において、
    　前記入力されたサラウンド信号の予め定められた所定周波数以下の信号成分を、前記減衰遅延手段と前記位相反転手段とに出力する第１フィルタ手段と、
    　前記入力されたサラウンド信号の前記所定周波数よりも周波数が高い信号成分を出力する第２フィルタ手段と、
    　前記第２フィルタ手段により出力された前記信号成分を減衰させ、且つ、当該信号成分を周波数帯域毎に遅延させて、第２減衰遅延サラウンド信号を生成する第２減衰遅延手段と、を更に備え、
    　前記減衰遅延手段は、前記第１フィルタ手段により出力された前記信号成分に基づいて、前記減衰遅延サラウンド信号を生成し、
    　前記位相反転手段は、前記第１フィルタ手段により出力された前記信号成分に基づいて、前記逆相サラウンド信号を生成し、
    　前記他方出力手段は、前記逆相サラウンド信号と前記第２減衰遅延サラウンド信号とを、前記他方スピーカに出力することを特徴とする信号処理装置。
  3. 　請求項２に記載の信号処理装置において、
    　前記他方出力手段は、前記逆相サラウンド信号を前記他方スピーカに含まれる低音域用スピーカに出力し、前記第２減衰遅延サラウンド信号を前記他方スピーカに含まれる高音域用スピーカに出力することを特徴とする信号処理装置。
  4. 　請求項２または請求項３に記載の信号処理装置において、
    　前記所定周波数は、前記減衰遅延手段及び前記第２減衰遅延手段による信号の遅延に用いられる周波数帯毎の遅延量をサラウンド音の音像の定位角が最大になるように夫々設定された場合における、当該最大の定位角とサラウンド音の音圧との少なくとも何れか一方に基づいて設定されていることを特徴とする信号処理装置。
  5. 　請求項１乃至４の何れか１項に記載の信号処理装置において、
    　前記減衰遅延手段及び前記位相反転手段は、左右夫々に対応して設けられ、
    　前記一方出力手段は、前記一方に対応する前記サラウンド信号と、前記他方に対応する前記位相反転手段により生成された前記逆相サラウンド信号と、を加算し、一方加算信号を前記一方スピーカに出力し、
    　前記他方出力手段は、前記他方に対応する前記サラウンド信号と、前記一方に対応する前記位相反転手段により生成された前記逆相サラウンド信号と、を加算し、他方加算信号を前記他方スピーカに出力し、
    　前記中央出力手段は、左右の前記減衰遅延手段により生成された前記遅延減衰サラウンド信号同士を加算し、中央加算信号を前記中央スピーカに出力することを特徴とする信号処理装置。
  6. 　入力されたサラウンド信号を、左右のうち当該信号が対応する一方のステレオ音を出力すためのスピーカである一方スピーカと、他方のステレオ音を出力するためのスピーカである他方スピーカと、前記一方スピーカと前記他方スピーカとの中間に位置すべきスピーカである中央スピーカと、のうち、前記一方スピーカに出力し、
    　前記入力されたサラウンド信号を減衰させ、且つ、当該サラウンド信号を周波数帯域毎に遅延させ、減衰遅延サラウンド信号を生成し、当該減衰遅延サラウンド信号を前記中央スピーカに出力し、
    　前記入力されたサラウンド信号の位相を反転させ、逆相サラウンド信号を生成し、当該逆相サラウンド信号を、前記他方スピーカに出力することを特徴とする信号処理方法。
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