WO2010076850A1 - 音場制御装置及び音場制御方法 - Google Patents

音場制御装置及び音場制御方法 Download PDF

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WO2010076850A1
WO2010076850A1 PCT/JP2009/007323 JP2009007323W WO2010076850A1 WO 2010076850 A1 WO2010076850 A1 WO 2010076850A1 JP 2009007323 W JP2009007323 W JP 2009007323W WO 2010076850 A1 WO2010076850 A1 WO 2010076850A1
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channel signal
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channel
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PCT/JP2009/007323
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Inventor
小田幹夫
Original Assignee
パナソニック株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R5/00—Stereophonic arrangements
    • H04R5/04—Circuit arrangements, e.g. for selective connection of amplifier inputs/outputs to loudspeakers, for loudspeaker detection, or for adaptation of settings to personal preferences or hearing impairments

Definitions

  • the present invention relates to sound field control technology for reproducing 5.1 channel signal sound field in multi-channel sound field reproduction, and more particularly to sound field control technology for performing multi-channel sound field reproduction with a two-channel speaker system in front. It is a thing.
  • FIG. 1 is a view showing an example of a conventional sound image enlargement apparatus as a typical of such a sound field enlargement technology (see Patent Document 1).
  • FIG. 1 is a view showing an example of a sound image enlargement method in the case of reproducing a 2-channel signal by a 2-channel speaker.
  • the first left signal Lm1 from which the left crosstalk signal is removed from the input L channel signal Lin and the crosstalk cancellation to generate a first right signal Rm1 from which the right crosstalk signal is removed from the input R channel signal Rin A second left signal Lm2 obtained by mixing the negative phase signal of the R channel signal Rin with the input L channel signal Lin and a negative phase signal of the L channel signal Lin mixed with the input R channel signal Rin;
  • Mixing means for generating a left output signal Lout by mixing Lm1 and Lm2 with negative phase signal generating means 60 for generating 2 right signals Rm2 and for generating right output signal Rout by mixing Rm1 and Rm2 And 70.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a detailed configuration of the crosstalk cancellation means 50 shown in FIG.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the detailed configuration of the negative phase signal generation means 60 shown in FIG
  • FIG. 4 is a view for explaining the crosstalk signal in the conventional sound image enlarging apparatus, and for explaining the propagation condition of the sound reproduced by the usual two-channel speaker.
  • the left signal reproduced from the left L speaker 71 in FIG. 4 reaches the left ear as the left direct sound of the viewer 73 and reaches the right ear as the left crosstalk sound. Humans are supposed to recognize the sound source position direction of the speaker from the sound pressure difference between the direct sound and the crosstalk sound and the time difference.
  • the crosstalk cancellation means 50 causes this crosstalk sound to be canceled and localized to the left ear
  • the reverse phase signal generation means 60 reproduces the left signal of the opposite phase from the right R speaker 72 and causes the right ear to
  • the sound image of the left signal is intended to be expanded to the outside of the left speaker, that is, to the virtual LS speaker position, and the sound image position outside the speaker position arranged forward with a small processing scale. It is a conventional sound image enlarging apparatus to try to expand the image.
  • the explanation for the right side signal is omitted because it is the same operation.
  • JP 10-66198 A Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-276598 (described later)
  • the present invention solves such conventional problems and ensures the clarity of the sound quality of the center channel signal and vocals and the ease of listening to the volume level while improving the narrowness of the service area, It is an object of the present invention to configure a sound field control device for obtaining sound image localization and reality of 5.1 channels in a wide service area with a speaker configuration of 2 channels.
  • the sound field control device of the present invention is disposed in front of the viewing position using a plurality of speakers including an L channel speaker and an R channel speaker respectively disposed on the left and right of the viewing position.
  • a sound field control apparatus for controlling an input signal including a center channel signal for a center speaker, an L channel signal for the L channel speaker, and an R channel signal for the R channel speaker,
  • a level comparison unit that compares the level of the center channel signal with the maximum value of the levels of other plural signals included in the input signal; a volume control amplifier that increases or decreases the level of the center channel signal; As a result of the comparison, the level of the center channel signal If less than the maximum value of the level of the signal, so as to increase the level of the center channel signal, in which and a level control unit for controlling the volume control amplifier.
  • the sound field control device further includes a first adder that adds the center channel signal whose level has been increased or decreased by the volume control amplifier to the L channel signal and outputs the same to the L channel speaker; And a second adder for adding the center channel signal whose level has been increased or decreased by the volume control amplifier to the R channel signal and outputting the same to the R channel speaker, and the level control unit performs the level comparison
  • the level of the center channel signal is lower than the maximum value of the levels of the plurality of other signals as a result of the comparison by the section, the level of the center channel signal is gradually increased to the upper limit level stored beforehand.
  • the level of the center channel signal is If it becomes higher than the maximum value of the level, the level of the center channel signal so as to stepwise attenuated to the level before the amplification, may control the volume control amplifier.
  • the sound field control device further delays the center channel signal whose level is increased or decreased by the volume control amplifier by a preset time, and outputs a delay signal; And an inverter that inverts the delayed signal that is the output of the first delay unit and outputs an inverted signal, and one of the first adder and the second adder starts from the first delay unit.
  • the output delayed signal is added to one of the L channel signal and the R channel signal, and the other one of the first adder and the second adder outputs the inverted signal output from the inverter. It may be added to the other of the L channel signal and the R channel signal.
  • the input signal is a side surround LS channel signal for a side surround LS channel speaker disposed to the rear left of the viewing position, and the side surround LS channel signal
  • the sound field control apparatus further includes a side surround RS channel signal for a side surround RS channel speaker disposed to the rear right of the viewing position, and the sound field control device further corrects the sound quality of the side surround LS channel signal and corrects the side after correction.
  • the first sound quality correction equalizer for delaying the surround LS channel signal, and the second sound quality correction equalizer for correcting the sound quality of the side surround RS channel signal and delaying the corrected side surround RS channel signal First
  • the calculator further adds the output signal of the first sound quality correction equalizer to the L channel signal, and the second adder further adds the output signal of the second sound quality correction equalizer to the R channel signal
  • the level comparator may compare the level of the center channel signal with the maximum value of the levels of the side surround LS channel signal, the side surround RS channel signal, the L channel signal, and the R channel signal. .
  • the first sound quality correction equalizer includes sound pressure frequency characteristics from the position where the side surround LS channel signal should be localized to the viewing position, and sound pressure frequency characteristics from the position of the L channel speaker to the viewing position
  • the sound quality of the side surround LS channel signal is corrected by the difference with the second sound quality correction equalizer, the sound pressure frequency characteristic from the position where the side surround RS channel signal is to be localized to the viewing position, and the R
  • the sound quality of the side surround RS channel signal may be corrected by the difference between the sound pressure frequency characteristic from the position of the channel speaker to the viewing position.
  • the input signal further includes a subwoofer signal
  • the first adder further adds the subwoofer signal to the L channel signal
  • the second adder further adds the subwoofer signal to the L channel signal. It may be added to the R channel signal.
  • the sound field control device further includes a second delay device for delaying the L channel signal included in the input signal by a preset time, and the R channel signal included in the input signal in advance. And a third delay device for delaying the time by a set time, wherein the first adder delays the center channel signal whose level is increased or decreased by the volume control amplifier by the second delay device. And the second adder adds the center channel signal whose level is increased or decreased by the volume control amplifier to the R channel signal delayed by the third delay unit. It may be
  • a center speaker center is disposed in front of a viewing position using a plurality of speakers including an L channel speaker and an R channel speaker respectively disposed on the front left and right of the viewing position.
  • the present invention can be realized not only as an apparatus, but also as a method in which processing means constituting the apparatus are steps, or a program which causes the computer to execute the steps, or a computer reading the program It can be realized as a recording medium such as a possible CD-ROM, or as information, data or signals indicating the program. And these programs, information, data, and signals may be distributed via a communication network such as the Internet.
  • the sound field control device of the present invention can obtain the serif of the center channel signal, the clarity of the voice quality of the vocals, and the ease of listening to the volume level, and can secure a wide service area for a plurality of viewers.
  • a sound field control device for obtaining 5.1 channel sound image localization and realism can be realized with a simple configuration.
  • FIG. 1 is a block diagram of a conventional sound image enlarging apparatus.
  • FIG. 2 is a block diagram of crosstalk cancellation means of the conventional sound image enlargement apparatus.
  • FIG. 3 is a block diagram of anti-phase signal generating means of the conventional sound image enlarging apparatus.
  • FIG. 4 is a principle explanatory view of a conventional sound image enlarging apparatus.
  • 5 (a) and 5 (b) are external views showing an example of a content reproduction apparatus provided with the sound field control apparatus of the present invention.
  • FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the sound field control apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a main processing unit that performs level control of the center channel signal in the sound field control device according to the present embodiment.
  • FIG. 8 (a), 8 (b) and 8 (c) are diagrams showing output signals of the level comparison unit, integrator and level control unit in level control of the center channel signal of the present embodiment.
  • FIG. 9 is a flowchart showing the processing procedure of level control of the center channel signal by the sound field control device of the present embodiment.
  • FIG. 10 is a block diagram showing a minimum configuration for performing level control of the center channel signal of this embodiment.
  • FIG. 11 is a block diagram showing a main processing unit that cancels the sound pressure frequency characteristic due to the interference of the in-phase center channel signal in the sound field control device according to the present embodiment.
  • FIG. 12 is an explanatory view of the speaker distance difference generation depending on the viewing position.
  • FIG. 13 is a diagram showing sound pressure frequency characteristics due to interference of the in-phase center channel signal.
  • FIGS. 14 (a) and 14 (b) are diagrams showing sound pressure frequency characteristics of the left output and the right output due to the delay effect of the delay shown in FIG.
  • FIGS. 15 (a) and 15 (b) are viewing angle-sound pressure-frequency characteristics graphs showing sound pressure frequency characteristics due to interference of the in-phase center channel signal and the improvement effects thereof in the present embodiment.
  • FIG. 16 is a block diagram of a cancellation improvement example in the conventional two-channel signal system.
  • FIG. 17 is a block diagram showing a main processing unit that corrects the sound pressure frequency characteristic of the side surround signal in the sound field control device of the present embodiment.
  • FIG. 18 shows the ITU-R (International Telecommunication Union: International Telecommunication Union Radio communications Sector) BS. It is a speaker arrangement
  • FIG. 19 is an explanatory view showing a sound image localization direction of the surround speaker in the plasma TV in the present embodiment.
  • FIG. 20 is an explanatory view of a speaker position for explaining the operation principle of the present embodiment.
  • FIG. 21 is a sound pressure frequency characteristic diagram for explaining the operation principle of the present embodiment.
  • FIG. 22 is a sound pressure frequency characteristic correction characteristic diagram of the sound quality correction equalizer according to the present embodiment.
  • FIG. 23 is an explanatory diagram of sound image localization in plasma TV in the present embodiment.
  • Embodiment 1 The operation and each component of the sound field control apparatus according to this embodiment will be described in detail below.
  • FIG. 5A and 5 (b) are external views showing an example of a content reproduction apparatus provided with the sound field control apparatus of the present invention.
  • FIG. 5A is a view showing the appearance of a television set 101 and a rack theater 102 provided with the sound field control device of the present invention.
  • the television apparatus 101 includes left and right speakers at the right speaker position 111 and the left speaker position 112 in the lower part of the monitor screen.
  • the rack theater 102 also has left and right speakers with a larger diameter than the television apparatus 101 at the right speaker position 121 and the left speaker position 122 in the sound bar located at the upper front of the rack theater 102.
  • FIG. 5B is a view showing the appearance of the audio component 201 provided with the sound field control device of the present invention.
  • the audio component 201 has large diameter speakers for full-scale audio reproduction at the right speaker position 211 and the left speaker position 212.
  • Each of the television set 101, the rack theater 102 and the audio component 201 includes the sound field control device according to the present invention, and by using two speakers, it is a center channel signal that secures a sufficient volume with clear sound quality. And a 5.1 channel signal in a wide service area.
  • FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the sound field control apparatus according to the present embodiment.
  • the sound field control apparatus shown in FIG. 6 includes an L channel signal (L signal), an R channel signal (R signal), a center channel signal (C signal), a side surround LS channel signal (Ls signal), and a side surround RS channel signal ( A 5.1 channel signal composed of an Rs signal) and a subwoofer channel signal (SW signal) is reproduced by a two-channel speaker.
  • L signal L channel signal
  • R signal R channel signal
  • C signal center channel signal
  • Ls signal side surround LS channel signal
  • SW signal subwoofer channel signal
  • the sound field control device includes delay units 1 and 2, volume control amplifier (VCA) 3, adders 4 and 5, maximum value detection unit 6, level comparison unit 7, level control unit 8, delay unit 9,
  • the adder 10 the inverter 11, the adders 12, 13 and 14, the delayers 15 and 16, the sound quality correction equalizers 17 and 18, and the adders 19 and 20.
  • the delay units 1 and 2 respectively delay the L signal and the R signal.
  • VCA3 controls the level of the C signal.
  • Adders 4 and 5 respectively add the output signal of VCA 3 to the output signals of delay units 1 and 2.
  • the maximum value detection unit 6 includes, for example, a logic circuit and a maximum value circuit using an ideal diode circuit, and outputs the input signal of the maximum level.
  • the maximum value detection unit 6 When the maximum value detection unit 6 is configured by software or the like, it has a memory such as a register, and temporarily stores signal values of L, R, Ls, and Rs signals excluding C signal among 5.1 channel signals. And detect the maximum value of the stored signal level. The maximum value detection unit 6 outputs a signal of the detected maximum level.
  • the level comparison unit 7 compares the C signal with the output signal of the maximum value detection unit 6.
  • the level control unit 8 controls the VCA 3 by the output signal of the level comparison unit 7.
  • the delay unit 9 delays the output signal of VCA3.
  • the adder 10 adds the output signal of the delay 9 to the output signal of the adder 4.
  • the inverter 11 inverts the output signal of the delay 9.
  • the adder 12 adds the output signal of the inverter 11 to the output signal of the adder 5.
  • the adders 13 and 14 add the SW signal to the output signals of the adders 10 and 12, respectively.
  • the delay units 15 and 16 respectively delay the Ls and Rs signals.
  • the tone correction equalizers 17 and 18 tone-correct the output signals of the delay units 15 and 16, respectively.
  • the adders 19 and 20 respectively add the output signals of the sound quality correction equalizers 17 and 18 to the output signals of the adders 13 and 14, respectively.
  • the adders 4, 10, 13, 19 do not have to be separate bodies, and may be one adder 19.
  • the level controlled C signal, the level controlled C signal time-delayed and inverted -C ⁇ signal, the SW signal, and the sound quality characteristics-corrected Rs signal do not have to be separate from each other, and may be one adder 20. In addition, they may be combined appropriately to be integrated.
  • the adder 4 and the adder 10, and the adder 5 and the adder 12 may be designed to be integrated.
  • the delay unit 15 and the sound quality correction equalizer 17 may be configured to be connected in the reverse order, or may be configured to process these simultaneously.
  • the delay unit 16 and the sound quality correction equalizer 18 may be connected in the reverse order, or they may be processed simultaneously.
  • FIG. 7 is a diagram showing a main processing unit that performs level control of the center channel signal in the sound field control device according to the present embodiment.
  • a processing unit that performs level signal processing of the center channel signal is shown surrounded by a broken line.
  • FIG. 8 is a diagram showing output signals of the level comparison unit 7 and the level control unit 8 in level signal processing of the center channel signal.
  • FIG. 9 is a flowchart showing a procedure of level signal processing of the center channel signal by the maximum value detection unit 6, the level comparison unit 7 and the level control unit 8. As shown in FIGS. 6 and 7, the maximum value detection unit 6 detects the maximum level among the input L signal, R signal, Ls signal, and Rs signal (S901).
  • the level comparison unit 7 compares the maximum level detected by the maximum value detection unit 6 with the level of the C signal.
  • the level comparison unit 7 determines whether the C signal is higher or lower than the maximum level of the signal of the other sound effect channel (S902), and as shown in FIG. If the same or higher, an L pulse is generated (S904).
  • the sound field control device returns to the process of step S901, and repeats the processes of steps S901 to S904.
  • the level comparison unit 7 outputs the generated pulse through an integrator that absorbs chattering as shown in FIG. 8B (S905).
  • the level control unit 8 In response to the output of the level comparison unit 7 via the integrator in step S 905, the level control unit 8 increases stepwise to a previously assumed maximum amplification amount (for example, 6 dB) as shown in FIG. Set the level to and perform level control with VCA3.
  • a previously assumed maximum amplification amount for example, 6 dB
  • the level control unit 8 includes, for example, a register that counts how many stages of the C signal have been amplified, and increments or decrements the register count each time one-stage amplification or attenuation is performed. It is assumed that the number of stages of amplification of the C signal is stored. The level control unit 8 determines whether the output of the integrator of the level comparison unit 7 is at the H level (S906).
  • the level control unit 8 waits until a predetermined time, for example, one second elapses (S907) After the predetermined time has elapsed, the timer is reset, and then it is determined whether the amplification factor of the level of the C signal has reached the upper limit level, for example, 6 dB (S908). If the upper limit level is reached, the process returns to step S906, and if the upper limit level is not reached, the C signal is amplified by a predetermined amplification factor, for example, 1 dB, and the amplification stage is incremented by one (S909). Return to the processing of
  • step S906 if the output of the integrator is not H level, that is, L level (No in step S906), the level control unit 8 waits until a predetermined time, for example, 1 second has elapsed (step S910). When the predetermined time has elapsed, the timer is reset, and then it is determined whether the level of the C signal is the original level (step S911). If the original level, that is, the amplification factor is 0 dB, the process returns to step S906, and if the original level is not reached, the C signal is attenuated by a predetermined amplification factor, for example, 1 dB, and the register count is decremented. Then (S912), the process returns to step S906.
  • a predetermined time for example, 1 second has elapsed
  • the increase to the maximum amplification amount of 6 dB assumed at one time is accompanied by an erroneous determination or an instantaneous determination, and the volume difference of switching is in the ear, so for example, 1 dB steps / sec as above. Control.
  • the determination time is short, the maximum amplification amount may not be reached.
  • the C signal is an important signal channel such as speech or vocal, and the level is lower than the other effect channels, it may be buried in the sound and the important speech may not be heard, but the higher level
  • By playing back at the center channel it is possible to play the center channel signal sound at an easy-to-hear volume level.
  • the level control of the C signal is amplified up to 6 dB stepwise at 1 dB step / sec, and when the output of the integrator becomes L level, 6 dB to 1 dB step / sec
  • the attenuation is stepwise reduced to 0 dB, but the present invention is not limited to this.
  • These numerical values are only mentioned as preferable numerical values, and may be set arbitrarily.
  • the upper limit level value maximum amplification amount
  • the amplification factor for stepwise amplification or attenuation and the time interval etc.
  • one of them may be selected and the level of the C signal may be controlled according to an external input from the user.
  • some users may amplify or attenuate by 0.5 dB every 0.5 seconds, while others may amplify or attenuate 1 dB every second.
  • the present invention can be applied to the case of reproducing a three-channel multi-channel signal using a two-channel speaker.
  • the level comparison unit 7 compares the C signal with the signal of the maximum level detected by the maximum value detection unit 6 out of the L and R signals excluding the C signal, and indicates an H pulse indicating the comparison result.
  • an L pulse may be output.
  • FIG. 10 is a block diagram showing a minimum configuration for performing level control of the center channel signal of this embodiment.
  • FIG. 7 shows the configuration of a sound field control apparatus that reproduces a 5.1 channel multi-channel signal using two speakers
  • the present invention is not limited to this.
  • the level control method of the C signal of the present invention can be applied as it is to a multi-channel audio reproducing apparatus that reproduces 5.1 channel signals with six speakers.
  • the method of controlling the level of C signal of the present invention can be applied as it is to a multi-channel audio reproducing apparatus which reproduces a 3-channel signal with three speakers.
  • the level comparison unit 7 compares the C signal with the signal of the maximum level detected by the maximum value detection unit 6 out of the L and R signals excluding the C signal, and indicates an H pulse indicating the comparison result. Or output L pulse.
  • the maximum value detection unit 6 outputs the signal of the detected maximum level out of the L, R, Ls, and Rs signals excluding the C signal, but the present invention is not limited to this.
  • the maximum value detection unit 6 may output the value of the signal of the maximum level instead of the signal of the maximum level detected among the L, R, Ls, and Rs signals excluding the C signal.
  • the level comparison unit 7 compares the value of the level of the C signal with the value of the signal of the maximum level among the L, R, Ls, and Rs signals.
  • the inverter 11 is connected between the delay 9 and the adder 12 in the above example, it is instead connected between the junction where the inverter 11 is branched from the delay 9 and the adder 10 It goes without saying that it is acceptable.
  • FIG. 11 is a diagram showing a main processing unit that cancels the sound pressure frequency characteristic due to the interference of the in-phase center channel signal in the sound field control device according to the present embodiment.
  • FIG. 12 is an explanatory view for explaining the occurrence of the speaker distance difference depending on the viewing position.
  • FIG. 13 is a diagram showing sound pressure frequency characteristics due to interference of the in-phase center channel signal.
  • the center channel signal is downmixed to two channels, they are added to the L channel speaker 31 and the R channel speaker 32 in phase.
  • the viewer 33 viewing at the front center of the plasma TV set 30
  • the distance d1 to the L channel speaker 31 the distance d2 to the R channel speaker 32, and no difference in distance between the left and right speakers occurs.
  • sound pressure frequency characteristic cancellation occurs due to interference of the in-phase signal as shown in FIG.
  • the first cancellation valley occurs around 1 KHz, and the cancellation valley also occurs at the frequency of odd multiples.
  • the even-multiple frequency becomes a peak to be added, which is an increase of 6 dB, and the sound pressure frequency characteristic is disturbed at the viewing position.
  • the center channel signal is an important signal channel such as speech or vocal, and secures a wide service area where clear sound without distortion of the sound pressure frequency characteristic due to the difference in the speaker distance due to the viewing position can be reproduced. It will be necessary.
  • the input C signal is added to the L channel and the R channel by the adders 4 and 5 via the VCA 3 respectively.
  • the time-delayed center channel signal delayed by the delay unit 9 is added to the L channel by the adder 10, and the center channel signal delayed by the delay unit 9 is reversed in phase by the inverter 11 to be added It is added to the R channel at 12.
  • FIG. 14 is a diagram showing sound pressure frequency characteristics of left and right outputs due to the delay effect of the delay shown in FIG.
  • FIGS. 15 (a) and 15 (b) are viewing angle-sound pressure-frequency characteristics graphs showing sound pressure frequency characteristics due to interference of the in-phase center channel signal and the improvement effects thereof in the present embodiment.
  • the sound pressure frequency characteristics of Lout and Rout due to the delay effect are peaks at Lout: 100 Hz and peaks at 200 Hz as shown in FIG. , Valley at 300 Hz ... Rout: mountain at 100 Hz, valley at 200 Hz, mountain at 300 Hz, ... Lout and Rout sound pressure frequency characteristics are reversed in position.
  • the sound pressure frequency characteristics of the C signal in-phase canceled due to the viewing angle are finely decorrelated by adding the delay signal + C ⁇ and -C ⁇ . It can be seen that no large peaks and valleys occur at any viewing angle.
  • Patent Document 2 a technique for improving in-phase signal cancellation by adding a delayed signal to a signal before delay is conventionally disclosed (see Patent Document 2).
  • FIG. 16 is a block diagram showing an example of improvement of in-phase signal cancellation in a conventional two-channel signal system.
  • the adder 41 detects the in-phase signals of L and R signals
  • the HPF (High Pass Filter) 42 detects high frequency components
  • the group delay unit 43 delays the signals to form adders 44 and 45. Add to the L and R signals.
  • a digital delayer capable of setting an accurate delay time in the delay unit 9 corresponding to the group delay unit 43, it is possible to achieve higher performance from the conventional two-channel signal in-phase signal processing. Interference with the center channel signal is improved, and center channel reproduction with a wide service area and easy to hear in sound quality becomes possible.
  • FIG. 17 is a block diagram showing a main processing unit that corrects the sound pressure frequency characteristics in order to localize the side surround LS and RS channel signals on the pseudo side surround LS and RS channel speaker.
  • main processing units that perform sound image localization of the side surround LS and the RS channel signal are shown surrounded by a broken line.
  • the Ls signal is a delay device for temporally differentiating the sound image localization positions of the C signal, the L signal and the R signal. Time delayed using 15. The signal time-delayed by the delay unit 15 is subjected to sound quality correction by the sound quality correction equalizer 17 and is added to the L channel by the adder 19.
  • the Rs signal is time-delayed using the delay unit 16 to temporally differentiate the sound image localization positions of the C signal, the L signal and the R signal. .
  • the signal time-delayed by the delay unit 16 is subjected to sound quality correction by the sound quality correction equalizer 18, and is added to the R channel by the adder 20.
  • the delay unit 15 and the delay unit 16 have the same time delay amount and have a delay time of several ms to several tens of ms, and the sound quality correction equalizer 17 and the sound quality correction equalizer 18 have the same sound pressure frequency characteristics.
  • the amount of time delay between delay unit 15 and delay unit 16 can be set to an optimum value in the range of several ms to several tens of ms in consideration of the balance of signal output in the entire circuit of the sound field control device. Just do it.
  • the sound quality correction equalizer 17 after the Ls signal is delayed by the delay unit 15, the sound quality is corrected by the sound quality correction equalizer 17, and after the Rs signal is delayed by the delay unit 16, the sound quality correction is performed by the sound quality correction equalizer 18. It shows that it will be.
  • the present invention is not limited to this, and the connection order of the delay units 15 and 16 and the sound quality correction equalizers 17 and 18 may be switched back and forth. That is, after the sound pressure frequency characteristic is first corrected by the sound quality correction equalizer 17, the Ls signal may be delayed by the delay unit 15 and output to the adder 19. The same applies to the Rs signal.
  • FIG. 18 shows the ITU-R BS. It is a speaker arrangement
  • the correction method of the sound quality correction equalizers 17 and 18 will be described.
  • the arrangement of speakers for 5.1 channels in general as shown in FIG. It is installed according to the speaker arrangement of 775-1 recommendation. That is, the L channel speaker and the R channel speaker are 30 degrees ahead of the viewer, and the side surround speakers are 110 degrees behind the viewer.
  • FIG. 19 is an explanatory view showing a sound image localization direction of the surround speaker in the plasma TV in the present embodiment.
  • the viewing angle ⁇ of the front L channel speaker 31 and the R channel speaker 32 is about 10 degrees, and they are installed in this 10 degrees direction. It is necessary to localize the pseudo side surround LS channel speaker 35 and the pseudo side surround RS channel speaker 36 virtually in the direction of 110 degrees by using the front speakers.
  • the tone correction equalizers 17 and 18 perform this correction.
  • FIG. 20 measures the sound pressure frequency characteristics from the positions of the speakers arranged on the same circumference centering on the viewer to the left ear of the viewer in order to know the relationship between the viewing direction and the sound pressure frequency characteristics
  • FIG. 20 a plurality of speakers of the same characteristic are arranged around the viewer, a human head is simulated at the position of the viewer, and a dummy head microphone having a microphone is arranged at the entrance of the ear canal. Measure the sound pressure frequency characteristics of the speaker. An example of measurement measured in this manner is shown in FIG.
  • FIG. 21 shows the difference between the sound pressure frequency characteristics at each angle with respect to the sound pressure frequency characteristics in the forward 0 degree direction by arranging the same speakers around the viewer in units of 45 degrees.
  • the following can be said from the measurement results shown in FIG. That is, in the frequency band of 1 kHz or more, when the arrangement angle of the speaker is increased, the high region is lowered, and a fine peak / dip exists at 6 kHz or more.
  • This is a change in sound pressure frequency characteristics due to a head-related transfer function that is known to be generated by head shape, diffraction of sound coming from the shape of the auricle, and interference. Focusing on the change of the sound pressure frequency characteristic, this embodiment arranges the pseudo side surround LS channel speaker 35 and the pseudo side surround RS channel speaker 36 shown in FIG. 19 at a position of 110 degrees.
  • FIG. 22 is a diagram showing sound pressure frequency characteristic correction characteristics for localizing the Ls and Rs signals respectively output from the L and R speakers at the position of 10 degrees to the positions at the left and right of 110 degrees.
  • F ( ⁇ ) represents the sound pressure frequency characteristic at the angle ⁇
  • EQ2 F (30 degrees)-F (10 degrees)
  • the sound quality difference due to the speaker arrangement angle difference is corrected for the sound pressure frequency characteristic using the sound quality correction equalizer.
  • the delay unit 1 performs delay processing to temporally differentiate the sound image localization position of the L signal.
  • the C signal and the time-delayed Rs signal are also output from the same R channel speaker, delay processing is performed by the delay unit 2 in order to temporally differentiate the sound image localization position of the R signal.
  • the delay time by the delay units 1 and 2 is recommended to be about 20 ms, but an optimal value may be set appropriately between approximately 20 ms and 50 ms.
  • the input SW signal is added to the L channel and R channel by the adders 13 and 14, respectively, and downmixed to two channels and reproduced.
  • FIG. 23 is a view showing an image of a sound image localization position in plasma TV set 30 in the present embodiment.
  • the L signal is sound image localized in the space area 231 behind the L channel speaker 31
  • the R signal is sound image localized in the space area 232 behind the R channel speaker 32.
  • the Ls signal is sound image localized in the space area 233 in the left back 110 degrees direction of the viewer
  • the sound image is localized in the space area 234 in the right back 110 degrees direction of the viewer.
  • the C signal is sound image localized at the position of the space area 230 indicated by hatching of the vertical lines, that is, with a spread in the left-right direction between the L channel speaker 31 and the R channel speaker 32.
  • the center channel signal is decorrelated by delay processing, and the sound pressure frequency characteristic is canceled in phase by the viewing position by downmix reproduction from the two channel speaker.
  • the level of C signal With that of other sound effect channel signals and amplifying the level of C signal and reproducing it when the level of C signal is low, the level of important signals such as speech and vocals It is possible to make it easier to hear and to make the sound higher than the sound effect.
  • the sound quality of the surround signal is corrected using the sound pressure frequency characteristics according to the viewing position, and the sound signal is added to the two-channel speaker, so that the two-channel speaker configuration is 5.1 using the simple signal processing configuration. Sound image localization and realism of the channel can be obtained. Moreover, since only the sound pressure frequency characteristic is corrected instead of the synthesis of the signal sound and the crosstalk cancellation calculation by the FIR filter etc. for one viewer using the head related transfer function, one viewer is targeted. It is possible to secure a wide service area for a plurality of viewers instead of the service described above.
  • Each functional block in the block diagrams is typically implemented as an LSI which is an integrated circuit. These may be individually made into one chip, or may be made into one chip so as to include some or all.
  • an LSI Although an LSI is used here, it may be called an IC, a system LSI, a super LSI, or an ultra LSI depending on the degree of integration.
  • the method of circuit integration is not limited to LSI's, and implementation using dedicated circuitry or general purpose processors is also possible.
  • a programmable field programmable gate array FPGA
  • a reconfigurable processor that can reconfigure connection and setting of circuit cells in the LSI may be used.
  • only the means for storing data to be encoded or decoded may be separately configured without being integrated into one chip.
  • the sound field control device it is possible to obtain the serif of the center channel signal, the clearness of the sound quality of the vocals, and the ease of listening to the volume level, and to secure the service area for a plurality of viewers.
  • the 2-channel speaker configuration 5.1 channel sound image localization and realism can be obtained, and correction of only the sound pressure frequency characteristic and simple addition synthesis are performed, thus simplifying the signal processing circuit.
  • the sound field control apparatus of the present invention is a multi-channel content reproduction apparatus that reproduces a center channel signal in an easy-to-hear manner, in particular, a television apparatus that performs 5.1 channel multi-channel reproduction with a two-channel speaker, rack theater and audio It is useful as etc.
  • Level comparison unit 8 Level control unit 9 Delay 10 10 Adder 11 Invert 12 Adder 13, 14 Adder 15, 16 Delay 17, 18 Sound quality correction equalizer 19, 20 Addition 30 Plasma TV Set 31 L Channel Speaker 32 R Channel Speaker 33, 34 Viewer 35 Pseudo Side Surround LS Channel Speaker 36 Pseudo Side Surround RS Channel Speaker 41 Adder 42 HPF 43 Group delay unit 44, 45 Adder 50 Crosstalk cancellation means 51 Left crosstalk signal generation means 52 Right crosstalk signal generation means 53, 54 Calculator 55, 56 Filter 60 Antiphase signal generation means 61, 62 Attenuator 63, 64 delay device 65, 66 computing unit 70 mixing means 71 left L speaker 72 right R speaker 73 viewer 101 television apparatus 102 rack theater 111, 121, 211 right speaker position 112, 122, 212 left speaker position 230, 231, 232, 233, 234 space area 201 audio component 511, 521 attenuator 512, 522 delay 513, 523 filter

Abstract

　センターチャンネル信号のセリフ、ボーカルの音質の明瞭さ、広いサービスエリアの確保と、聴き易いレベルの再生を図ると共に、２チャンネルのスピーカ構成で５．１チャンネルの音像定位と臨場感を得る音場制御装置を簡単な構成で実現する。 　センターチャンネル信号の音質の明瞭化を図るための加算器（４、５、１０、１２）、遅延器（９）、反転器（１１）を設け、レベルの聴き易さを図るためのＶＣＡ（３）、最大値検出部（６）、レベル比較部（７）、レベル制御部（８）を設けてレベル制御を図り、５．１チャンネルの音像定位と臨場感を２チャンネルのスピーカ構成で得るため、５．１チャンネル信号のうち、サラウンド信号をサラウンドチャンネルスピーカで同じ音質と音像定位を実現するための遅延器（１５、１６）と音質補正イコライザ（１７、１８）を設け、配置された２チャンネルスピーカに信号を加算する加算器（１９、２０）を設けた音場制御装置を提供する。

Description

音場制御装置及び音場制御方法
　本発明は、マルチチャンネル音場再生において、５．１チャンネル信号の音場を再生するための音場制御技術、特に、前方２チャンネルのスピーカシステムでマルチチャンネル音場再生を行う音場制御技術に関するものである。
　昨今のＡＶ機器でのオーディオ信号再生においては、ホームシアター関連技術の開発が盛んであり、衛星放送、ＤＶＤの普及により、音声の記録再生チャンネル数が増加し、２チャンネルステレオ方式から５．１チャンネルの音場再生へと発展し、現在では更に後方へ１本ないし、２本のスピーカを追加した６．１チャンネル、７．１チャンネルの音場再生へというように全方向へチャンネル数が拡大しつつある。しかしながら一般ユーザにおいては、折角サラウンドチャンネル数が増加しても、サラウンドスピーカの設置の面倒さ、サラウンドスピーカ設置に伴う生活空間の制約などから、サラウンドスピーカの普及は進んでいない。そこで活用されているのが前方スピーカによるサラウンド音場拡大制御技術であり、各社独自の音場拡大方式が提案され、わざわざサラウンドスピーカを設置しなくても、仮想的に、サラウンドの拡がり感、後方定位感が味わえる。
　図１はそのような音場拡大技術の典型としての従来の音像拡大装置の一例を示した図である（特許文献１参照）。
　以下、図１を参照しながら、従来の音像拡大装置について、その動作を説明する。
　図１は２チャンネル信号を２チャンネルのスピーカで再生する場合の音像拡大方式の例を示す図である。入力されたＬチャンネル信号Ｌｉｎから左クロストーク信号を除去した第１の左信号Ｌｍ１および、入力されたＲチャンネル信号Ｒｉｎから右クロストーク信号を除去した第１の右信号Ｒｍ１を生成するクロストークキャンセル手段５０と、入力されたＬチャンネル信号ＬｉｎにＲチャンネル信号Ｒｉｎの逆相信号を混合した第２の左信号Ｌｍ２および入力されたＲチャンネル信号ＲｉｎにＬチャンネル信号Ｌｉｎの逆相信号を混合した第２の右信号Ｒｍ２を生成する逆相信号生成手段６０と、Ｌｍ１とＬｍ２とを混合して左出力信号Ｌｏｕｔを生成し、かつＲｍ１とＲｍ２とを混合して右出力信号Ｒｏｕｔを生成する混合手段７０とで構成されている。図２は、図１に示したクロストークキャンセル手段５０の詳細な構成を示すブロック図である。図３は、図１に示した逆相信号生成手段６０の詳細な構成を示すブロック図である。
　図４は従来の音像拡大装置におけるクロストーク信号を説明する図であり、通常の２チャンネルスピーカで再生された音の伝播状況を説明したものである。図４において左Ｌスピーカ７１から再生された左信号は視聴者７３の左直接音として左耳に到達するのと、右耳に左クロストーク音として到達する。人間はこの直接音とクロストーク音との音圧差、時間差からスピーカの音源位置方向を認識するとされている。クロストークキャンセル手段５０は、このクロストーク音をキャンセルさせ左耳元に定位させるように作用させると共に、逆相信号生成手段６０によって、右Ｒスピーカ７２から逆相の左信号を再生させ、右耳に到達させることで、左信号の音像を左スピーカの外側、すなわち、仮想ＬＳスピーカ位置まで広げるように作用させようとするものであり、少ない処理規模で、前方に配置したスピーカ位置より外側に音像位置を拡大しようとするのが従来の音像拡大装置である。右側信号については同じ動作なので説明を割愛する。
　この様にして入力された信号を簡単なクロストークキャンセル処理および逆相信号生成処理をし、２チャンネルスピーカで再生することで、音像拡大が図れ、臨場感の拡大を一般家庭で簡単に形成できる。
特開平１０－６６１９８号公報 特開平５－２７６５９８号公報（後述）
　しかしながら、視聴者の頭部伝達関数を使用して、簡単なクロストークキャンセル処理、および逆相信号生成処理を行い、２チャンネルスピーカで再生する方式では、Ｌチャンネルスピーカ、Ｒチャンネルスピーカの中央に視聴者がいれば音像拡大効果は期待できるが、中央位置からはずれると頭部伝達関数が異なるため正しくクロストークキャンセルが行われず、その結果、音像拡大効果は低下することが予想できる。またモノラル信号に対しては、なんらの効果もない。この技術を５．１チャンネル信号に展開しても同じである。今後マルチチャンネル化が拡大展開し、家庭でのホームシアター産業が普及するには、そのサービスエリアの広さとスピーカシステムの簡単設置が必要となる。
　また、マルチチャンネル再生を行う場合には、センターチャンネル信号を用いてセリフやボーカルの音声が出力される。コンテンツの再生では、セリフやボーカルは重要な位置を占めているが、このようなセリフやボーカルが、サラウンドスピーカからの効果音によって聞こえ難くなるという問題がある。
　本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、センターチャンネル信号のセリフやボーカルの音質の明瞭さおよび音量レベルの聴き易さを確保すると共に、サービスエリアの狭さを改善し、２チャンネルのスピーカ構成で、５．１チャンネルの音像定位と臨場感を、広いサービスエリアで得る音場制御装置を構成することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本発明の音場制御装置は、視聴位置の前方左右にそれぞれ配置されるＬチャンネルスピーカおよびＲチャンネルスピーカを含む複数のスピーカを用いて、視聴位置の正面に配置されるセンタースピーカ用のセンターチャンネル信号と、前記Ｌチャンネルスピーカ用のＬチャンネル信号と、前記Ｒチャンネルスピーカ用のＲチャンネル信号とを含む入力信号を音場制御するための音場制御装置であって、前記センターチャンネル信号のレベルを、前記入力信号に含まれる他の複数の信号のレベルの最大値と比較するレベル比較部と、前記センターチャンネル信号のレベルを増減するボリュームコントロールアンプと、前記レベル比較部による前記比較の結果、前記センターチャンネル信号のレベルが前記他の複数の信号のレベルの最大値よりも低い場合に、前記センターチャンネル信号のレベルを増加させるように、前記ボリュームコントロールアンプを制御するレベル制御部とを備えるものである。
　また、前記音場制御装置は、さらに、前記ボリュームコントロールアンプによりレベルを増減された前記センターチャンネル信号を、前記Ｌチャンネル信号に加算して、前記Ｌチャンネルスピーカに出力する第１の加算器と、前記ボリュームコントロールアンプによりレベルを増減された前記センターチャンネル信号を、前記Ｒチャンネル信号に加算して、前記Ｒチャンネルスピーカに出力する第２の加算器とを備え、前記レベル制御部は、前記レベル比較部による前記比較の結果、前記センターチャンネル信号のレベルが前記他の複数の信号のレベルの最大値よりも低い場合に、あらかじめ記憶している上限レベルまで前記センターチャンネル信号のレベルを段階的に増加させ、前記センターチャンネル信号のレベルが前記他の複数の信号のレベルの最大値よりも高くなった場合に、前記センターチャンネル信号のレベルを前記増幅前のレベルまで段階的に減衰させるように、前記ボリュームコントロールアンプを制御するとしてもよい。
　また、前記音場制御装置は、さらに、前記ボリュームコントロールアンプによりレベルを増減された前記センターチャンネル信号を、あらかじめ設定された時間だけ遅延させ、遅延信号を出力する第１の遅延器と、前記第１の遅延器の出力である前記遅延信号を反転させ、反転信号を出力する反転器とを備え、前記第１の加算器および第２の加算器のうち一方は、前記第１の遅延器から出力された前記遅延信号を前記Ｌチャンネル信号及び前記Ｒチャンネル信号の一方に加算し、前記第１の加算器および第２の加算器のうち他方は、前記反転器から出力された前記反転信号を前記Ｌチャンネル信号及び前記Ｒチャンネル信号の他方に加算するとしてもよい。
　また、前記入力信号は、前記センターチャンネル信号、前記Ｌチャンネル信号及び前記Ｒチャンネル信号に加えてさらに、前記視聴位置の後方左に配置されるサイドサラウンドＬＳチャンネルスピーカ用のサイドサラウンドＬＳチャンネル信号および前記視聴位置の後方右に配置されるサイドサラウンドＲＳチャンネルスピーカ用のサイドサラウンドＲＳチャンネル信号を含み、前記音場制御装置は、さらに、前記サイドサラウンドＬＳチャンネル信号の音質を補正し、補正後の前記サイドサラウンドＬＳチャンネル信号を遅延させる第１の音質補正イコライザと、前記サイドサラウンドＲＳチャンネル信号の音質を補正し、補正後の前記サイドサラウンドＲＳチャンネル信号を遅延させる第２の音質補正イコライザとを備え、前記第１の加算器は、さらに前記第１の音質補正イコライザの出力信号を前記Ｌチャンネル信号に加算し、前記第２の加算器は、さらに前記第２の音質補正イコライザの出力信号を前記Ｒチャンネル信号に加算し、前記レベル比較器は、前記センターチャンネル信号のレベルを、前記サイドサラウンドＬＳチャンネル信号、前記サイドサラウンドＲＳチャンネル信号、前記Ｌチャンネル信号及び前記Ｒチャンネル信号のレベルの最大値と比較するとしてもよい。
　また、前記第１の音質補正イコライザは、前記サイドサラウンドＬＳチャンネル信号の定位すべき位置から前記視聴位置までの音圧周波数特性と、前記Ｌチャンネルスピーカの位置から前記視聴位置までの音圧周波数特性との差で前記サイドサラウンドＬＳチャンネル信号の音質を補正し、前記第２の音質補正イコライザは、前記サイドサラウンドＲＳチャンネル信号の定位すべき位置から前記視聴位置までの音圧周波数特性と、前記Ｒチャンネルスピーカの位置から前記視聴位置までの音圧周波数特性との差で前記サイドサラウンドＲＳチャンネル信号の音質を補正するとしてもよい。
　また、前記入力信号は、さらにサブウーファ信号を含み、前記第１の加算器は、さらに前記サブウーファ信号を、前記Ｌチャンネル信号に加算し、前記第２の加算器は、さらに前記サブウーファ信号を、前記Ｒチャンネル信号に加算するとしてもよい。
　また、前記音場制御装置は、さらに、前記入力信号に含まれる前記Ｌチャンネル信号をあらかじめ設定された時間だけ時間遅延させる第２の遅延器と、前記入力信号に含まれる前記Ｒチャンネル信号をあらかじめ設定された時間だけ時間遅延させる第３の遅延器とを備え、前記第１の加算器は、前記ボリュームコントロールアンプによりレベルを増減された前記センターチャンネル信号を、前記第２の遅延器によって遅延された前記Ｌチャンネル信号に加算し、前記第２の加算器は、前記ボリュームコントロールアンプによりレベルを増減された前記センターチャンネル信号を、前記第３の遅延器によって遅延された前記Ｒチャンネル信号に加算するとしてもよい。
　また、本発明の音場制御方法は、視聴位置の前方左右にそれぞれ配置されるＬチャンネルスピーカおよびＲチャンネルスピーカを含む複数のスピーカを用いて、視聴位置の正面に配置されるセンタースピーカ用のセンターチャンネル信号と、前記Ｌチャンネルスピーカ用のＬチャンネル信号と、前記Ｒチャンネルスピーカ用のＲチャンネル信号とを含む入力信号を音場制御するための音場制御方法であって、レベル比較部が、前記センターチャンネル信号のレベルを、前記入力信号に含まれる他の複数の信号のレベルの最大値と比較するステップと、ボリュームコントロールアンプが、前記センターチャンネル信号のレベルを増減するステップと、レベル制御部が、前記レベル比較部による前記比較の結果、前記センターチャンネル信号のレベルが前記他の複数の信号のレベルの最大値よりも低い場合に、前記センターチャンネル信号のレベルを増加させるように、前記ボリュームコントロールアンプを制御するステップとを備える。
　なお、本発明は、装置として実現できるだけでなく、その装置を構成する処理手段をステップとする方法として実現したり、それらステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現したり、そのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能なＣＤ－ＲＯＭなどの記録媒体として実現したり、そのプログラムを示す情報、データ又は信号として実現したりすることもできる。そして、それらプログラム、情報、データ及び信号は、インターネット等の通信ネットワークを介して配信してもよい。
　本発明の音場制御装置は、上記構成により、センターチャンネル信号のセリフ、ボーカルの音質の明瞭さ、音量レベルの聴き易さを得ることができ、複数の視聴者に対する広いサービスエリアの確保が可能となり、２チャンネルのスピーカ構成で、５．１チャンネルの音像定位と臨場感を得る音場制御装置を簡単な構成で実現できるものである。
図１は、従来の音像拡大装置のブロック図である。 図２は、従来の音像拡大装置のクロストークキャンセル手段のブロック図である。 図３は、従来の音像拡大装置の逆相信号生成手段のブロック図である。 図４は、従来の音像拡大装置の原理説明図である。 図５（ａ）及び図５（ｂ）は、本発明の音場制御装置を備えたコンテンツ再生装置の例を示す外観図である。 図６は、本実施の形態における音場制御装置の構成を示すブロック図である。 図７は、本実施の形態における音場制御装置において、センターチャンネル信号のレベル制御を行う主要処理部を示すブロック図である。 図８（ａ）、図８（ｂ）及び図８（ｃ）は、本実施の形態のセンターチャンネル信号のレベル制御におけるレベル比較部、積分器およびレベル制御部の出力信号を示す図である。 図９は、本実施の形態の音場制御装置によるセンターチャンネル信号のレベル制御の処理手順を示すフローチャートである。 図１０は、本実施の形態のセンターチャンネル信号のレベル制御を行うための最小構成を示すブロック図である。 図１１は、本実施の形態における音場制御装置において、同相センターチャンネル信号の干渉による音圧周波数特性のキャンセルを行う主要処理部を示すブロック図である。 図１２は、視聴位置によるスピーカ距離差発生の説明図である。 図１３は、同相センターチャンネル信号の干渉による音圧周波数特性を示す図である。 図１４（ａ）及び図１４（ｂ）は、図１１に示した遅延器の遅延効果による左出力と右出力との音圧周波数特性を示す図である。 図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は、同相センターチャンネル信号の干渉による音圧周波数特性と本実施の形態におけるその改善効果とを示す視聴角度－音圧－周波数特性グラフである。 図１６は、従来の２チャンネル信号系でのキャンセル改善例のブロック図である。 図１７は、本実施の形態の音場制御装置において、サイドサラウンド信号の音圧周波数特性を補正する主要処理部を示すブロック図である。 図１８は、ＩＴＵ－Ｒ（国際電気通信連合：　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｕｎｉｏｎ　Ｒａｄｉｏｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　Ｓｅｃｔｏｒ）　ＢＳ．７７５－１勧告のスピーカ配置図である。 図１９は、本実施の形態におけるプラズマＴＶでのサラウンドスピーカの音像定位方向を示す説明図である。 図２０は、本実施の形態の動作原理を説明するスピーカ位置の説明図である。 図２１は、本実施の形態の動作原理を説明する音圧周波数特性図である。 図２２は、本実施の形態における音質補正イコライザの音圧周波数特性補正特性図である。 図２３は、本実施の形態におけるプラズマＴＶでの音像定位の説明図である。
　以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。
　（実施の形態１）
　本実施の形態における音場制御装置について、以下にその動作と各構成要素を詳しく説明する。
　図５（ａ）及び図５（ｂ）は、本発明の音場制御装置を備えたコンテンツ再生装置の例を示す外観図である。図５（ａ）は、本発明の音場制御装置を備えたテレビ装置１０１およびラックシアター１０２の外観を示す図である。テレビ装置１０１は、モニタ画面の下部の右スピーカ位置１１１と左スピーカ位置１１２とに左右のスピーカを備える。また、ラックシアター１０２もまた、その前面上部に位置するサウンドバー内の右スピーカ位置１２１と左スピーカ位置１２２とに、テレビ装置１０１よりも大口径の左右スピーカを備えている。図５（ｂ）は、本発明の音場制御装置を備えたオーディオコンポ２０１の外観を示す図である。オーディオコンポ２０１は、本格的なオーディオ再生のための大口径スピーカを右スピーカ位置２１１と左スピーカ位置２１２とに備えている。このテレビ装置１０１、ラックシアター１０２およびオーディオコンポ２０１は、本発明の音場制御装置を備えることによって、いずれも、２つのスピーカを用いることにより、クリアな音質で十分な音量を確保したセンターチャンネル信号を再生できるとともに、広いサービスエリアで５．１チャンネル信号を再生することができる。
　図６は本実施の形態における音場制御装置の構成を示すブロック図である。図６に示す音場制御装置は、Ｌチャンネル信号（Ｌ信号）、Ｒチャンネル信号（Ｒ信号）、センターチャンネル信号（Ｃ信号）、サイドサラウンドＬＳチャンネル信号（Ｌｓ信号）、サイドサラウンドＲＳチャンネル信号（Ｒｓ信号）、サブウーファチャンネル信号（ＳＷ信号）よりなる５．１チャンネル信号を２チャンネルスピーカで再生するものである。
　図６において、音場制御装置は、遅延器１、２、ボリュームコントロールアンプ（ＶＣＡ）３、加算器４、５、最大値検出部６、レベル比較部７、レベル制御部８、遅延器９、加算器１０、反転器１１、加算器１２、１３、１４、遅延器１５、１６、音質補正イコライザ１７,１８および加算器１９、２０を備える。遅延器１、２は、それぞれＬ信号およびＲ信号を遅延させる。ＶＣＡ３はＣ信号のレベルを制御する。加算器４、５はそれぞれ遅延器１、２の出力信号にＶＣＡ３の出力信号を加算する。最大値検出部６は、例えば、論理回路や理想ダイオード回路を用いた最大値回路などで構成され、入力された最大レベルの信号を出力する。また、最大値検出部６をソフトウェアなどで構成する場合には、レジスタなどのメモリを備え、５．１チャンネル信号のうちＣ信号を除くＬ、Ｒ、Ｌｓ、Ｒｓ信号のそれぞれ信号値を一時記憶し、記憶した信号のレベルの最大値を検出する。最大値検出部６は、検出した最大レベルの信号を出力する。レベル比較部７はＣ信号と最大値検出部６の出力信号とを比較する。レベル制御部８はレベル比較部７の出力信号により、ＶＣＡ３を制御する。遅延器９はＶＣＡ３の出力信号を遅延させる。加算器１０は加算器４の出力信号に遅延器９の出力信号を加算する。反転器１１は遅延器９の出力信号を反転する。加算器１２は、加算器５の出力信号に反転器１１の出力信号を加算する。加算器１３、１４はそれぞれ加算器１０、１２の出力信号にＳＷ信号を加算する。遅延器１５、１６はそれぞれＬｓ、Ｒｓ信号を遅延させる。音質補正イコライザ１７、１８はそれぞれ遅延器１５、１６の出力信号を音質補正する。加算器１９、２０はそれぞれ加算器１３、１４の出力信号に音質補正イコライザ１７、１８の出力信号を加算する。なお、同図において、Ｌチャンネル信号に対して、加算器４、１０、１３、１９を用いて、レベル制御されたＣ信号と、レベル制御されたＣ信号を時間遅延させたＣτ信号と、ＳＷ信号と、音質特性を補正されたＬｓ信号とを加算したが、加算器４、１０、１３、１９はそれぞれ別体である必要は無く、１つの加算器１９としてもよい。また同様に、Ｒチャンネル信号に対して、レベル制御されたＣ信号と、レベル制御されたＣ信号を時間遅延させ反転した－Ｃτ信号と、ＳＷ信号と、音質特性を補正されたＲｓ信号とを加算する加算器５、１２、１４、２０もそれぞれ別体である必要は無く、１つの加算器２０としてもよい。また、それらを適宜組み合わせて一体としてもよい。例えば、加算器４と加算器１０、および、加算器５と加算器１２を一体とするような設計としてもよい。なお、遅延器１５と音質補正イコライザ１７とは逆の順に接続されるように構成してもよく、また、これらを同時に処理するように構成してもよい。さらに、遅延器１６と音質補正イコライザ１８とは逆の順に接続されるように構成してもよく、また、これらを同時に処理するように構成してもよい。
　まず、センターチャンネル信号のレベル信号処理について説明する。
　図７は、本実施の形態における音場制御装置において、センターチャンネル信号のレベル制御を行う主要処理部を示す図である。図７では、図６に示した構成のうち、センターチャンネル信号のレベル信号処理を行う処理部を破線で囲んで示している。図８は、センターチャンネル信号のレベル信号処理におけるレベル比較部７およびレベル制御部８の出力信号を示す図である。図９は、最大値検出部６、レベル比較部７およびレベル制御部８によるセンターチャンネル信号のレベル信号処理の手順を示すフローチャートである。図６および図７に示すように、最大値検出部６は、入力されるＬ信号、Ｒ信号、Ｌｓ信号、Ｒｓ信号のうちで最大レベルを検出する（Ｓ９０１）。レベル比較部７は、最大値検出部６で検出された最大レベルと、Ｃ信号のレベルとを比較する。レベル比較部７は、Ｃ信号が、その他の効果音チャンネルの信号の最大レベルよりレベルが高いか低いかを判定し（Ｓ９０２）、図８（ａ）に示すごとく、低ければＨパルスを（Ｓ９０３）、同じかまたは高ければＬパルスを発生する（Ｓ９０４）。ここで、音場制御装置は、ステップＳ９０１の処理に戻り、ステップＳ９０１からステップＳ９０４の処理を繰り返す。同時に、レベル比較部７は、発生したパルスを、図８（ｂ）に示すごとく、チャタリングを吸収する積分器を通して出力する（Ｓ９０５）。
　ステップＳ９０５における積分器を介したレベル比較部７の出力を受けて、レベル制御部８は、図８（ｃ）に示すごとく、予め想定した最大増幅量（例えば６ｄＢ）へ段階的に増加させるようにレベル設定し、ＶＣＡ３によりレベル制御を行う。
　より具体的には、レベル制御部８は、例えば、Ｃ信号を何段階増幅したかをカウントするレジスタなどを備え、１段階増幅または減衰するごとにレジスタのカウントをインクリメントまたはデクリメントして、現在、Ｃ信号を何段階増幅したかを記憶するものとする。レベル制御部８は、レベル比較部７の積分器の出力がＨレベルか否かを判定し（Ｓ９０６）、Ｈレベルであれば、所定の時間、例えば１秒間、経過するまで待機し（Ｓ９０７）、所定時間経過したらタイマーをリセットし、その後、Ｃ信号のレベルの増幅率が上限のレベル、例えば、６ｄＢに達しているか否かを判定する（Ｓ９０８）。上限レベルに達していればステップＳ９０６の処理に戻り、上限レベルに達していなければ、所定の増幅率、例えば、１ｄＢだけＣ信号を増幅し、増幅段階を１インクリメントして（Ｓ９０９）、ステップＳ９０６の処理に戻る。
　ステップＳ９０６において、積分器の出力がＨレベルでない、すなわち、Ｌレベルであれば（ステップＳ９０６でＮｏ）、レベル制御部８は、所定時間、例えば、１秒が経過するまで待機し（ステップＳ９１０）、所定時間が経過したらタイマーをリセットし、その後、Ｃ信号のレベルが元のレベルであるか否かを判定する（ステップＳ９１１）。元のレベル、すなわち、増幅率が０ｄＢであればステップＳ９０６の処理に戻り、元のレベルに達していなければ、所定の増幅率、例えば、１ｄＢだけＣ信号を減衰し、レジスタのカウントをデクリメントして（Ｓ９１２）、ステップＳ９０６の処理に戻る。
　以上のように、一度に想定した最大増幅量６ｄＢへの増加を行うのは、誤判定や瞬間判定も伴い、切り替えの音量差が耳につくので、たとえば上記のように１ｄＢステップ/秒で段階的に制御する。また判定時間が短い場合は最大増幅量まで達しなくても良い。このように、とりわけＣ信号はセリフやボーカルといった重要な信号のチャンネルであり、他の効果チャンネルよりレベルが低い場合は、効果音に埋もれて肝心のセリフが聞き取れなくなる場合があるが、より高いレベルで再生することで、聞きやすい音量レベルのセンターチャンネル信号音の再生が可能となる。なお、ここでは、積分器の出力がＨレベルになると、Ｃ信号のレベル制御を１ｄＢステップ／秒で段階的に６ｄＢまで増幅し、積分器の出力がＬレベルになると、６ｄＢから１ｄＢステップ／秒で段階的に０ｄＢまで減衰するとしたが、本発明はこれに限定されない。これらの数値は、好ましい数値として挙げただけであり、任意に設定するとしてもよい。例えば、レベル制御部８にあらかじめ、上限レベルの値（最大増幅量）と、段階的に増幅または減衰する増幅率、および時間間隔などの値を組にして、その複数組をルックアップテーブルに記憶しておき、ユーザによる外部からの入力に応じて、そのいずれかを選択し、Ｃ信号のレベルを制御するというようにしてもよい。従って、例えば、あるユーザによっては０．５秒ごとに、０．５ｄＢ増幅または減衰し、別のユーザによっては１秒ごとに１ｄＢ増幅または減衰するとしてもよい。
　また、上記の例では、２チャンネルスピーカを用いて５．１チャンネルのマルチチャンネル信号を再生する場合を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、本発明は、２チャンネルスピーカを用いて３チャンネルのマルチチャンネル信号を再生する場合にも適用することができる。例えば、Ｌチャンネルスピーカと、Ｒチャンネルスピーカとを用いて、Ｃ信号、Ｌチャンネル信号およびＲチャンネル信号からなるマルチチャンネル信号を再生する場合である。この場合には、レベル比較部７は、Ｃ信号と、Ｃ信号を除くＬ及びＲ信号のうちから最大値検出部６が検出した最大レベルの信号とを比較して、比較結果を示すＨパルスまたはＬパルスを出力するとしてもよい。
　図１０は、本実施の形態のセンターチャンネル信号のレベル制御を行うための最小構成を示すブロック図である。図７では、２つのスピーカを用いて５．１チャンネルのマルチチャンネル信号を再生する音場制御装置の構成を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図１０に示すように、本発明のＣ信号のレベル制御方法は、６個のスピーカで５．１チャンネル信号を再生するマルチチャンネルオーディオ再生装置にも、そのまま適用することができる。また、本発明のＣ信号のレベル制御方法は、３個のスピーカで３チャンネル信号を再生するマルチチャンネルオーディオ再生装置にもそのまま適用できることは言うまでもない。この場合には、レベル比較部７は、Ｃ信号と、Ｃ信号を除くＬ及びＲ信号のうちから最大値検出部６が検出した最大レベルの信号とを比較して、比較結果を示すＨパルスまたはＬパルスを出力する。
　なお、上記の例では、最大値検出部６は、Ｃ信号を除くＬ、Ｒ、Ｌｓ、Ｒｓ信号のうちから、検出した最大レベルの信号を出力するとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、最大値検出部６は、Ｃ信号を除くＬ、Ｒ、Ｌｓ、Ｒｓ信号のうちで検出した最大レベルの信号そのものではなく、最大レベルの信号の値を出力するとしてもよい。この場合、レベル比較部７は、Ｃ信号のレベルの値と、Ｌ、Ｒ、Ｌｓ、Ｒｓ信号のうちで最大レベルの信号の値とを比較する。
　さらに、上記の例では、反転器１１を遅延器９と加算器１２との間に接続したが、その代わりに反転器１１を遅延器９から分岐した接続点と加算器１０との間に接続してもよいことは言うまでもない。
　次にセンターチャンネル信号の信号処理について説明する。
　図１１は、本実施の形態における音場制御装置において、同相センターチャンネル信号の干渉による音圧周波数特性のキャンセルを行う主要処理部を示す図である。図１２は、視聴位置によるスピーカ距離差発生を説明する説明図である。図１３は、同相センターチャンネル信号の干渉による音圧周波数特性を示す図である。通常、センターチャンネル信号を２チャンネルにダウンミックスする場合は、Ｌチャンネルスピーカ３１とＲチャンネルスピーカ３２に同相で加算される。今、左右スピーカ間距離が５０ｃｍの５０インチ程度のプラズマＴＶセット３０を、１．５ｍの視聴距離で視聴する場合で考えると、プラズマＴＶセット３０の正面中央で視聴している視聴者３３は、Ｌチャンネルスピーカ３１との距離ｄ１＝Ｒチャンネルスピーカ３２との距離ｄ２となり、左右スピーカの距離差は発生しない。
　次に同じプラズマＴＶセット３０をＲチャンネルスピーカ３２の前で視聴している視聴者３４は、Ｌチャンネルスピーカ３１との距離ｄ３≠Ｒチャンネルスピーカ３２との距離ｄ４であり、左右スピーカの距離差は、
　　ｄ３－ｄ４＝８ｃｍ
となる。この距離差８ｃｍで、同じ音をＬチャンネルスピーカ３１とＲチャンネルスピーカ３２で再生した場合、図１３に示すごとく同相信号の干渉による音圧周波数特性キャンセルが発生し、８ｃｍが半波長である２．１ＫＨｚ付近に最初のキャンセル谷が発生し、あと奇数倍の周波数にもキャンセルする谷が発生する。また偶数倍の周波数は加算する山となって６ｄＢの増加となり、視聴位置で、音圧周波数特性に乱れが発生する。とりわけセンターチャンネル信号はセリフやボーカルといった重要な信号のチャンネルであり、このような視聴位置によるスピーカ距離差に起因する音圧周波数特性の乱れのない明瞭な音が再生できる、広いサービスエリアを確保することが必要となる。
　そこで、入力されたＣ信号は、図１１に示すように、ＶＣＡ３を経由して加算器４、５でそれぞれＬチャンネル、Ｒチャンネルに加算される。同時に遅延器９により時間遅延され、時間遅延されたセンターチャンネル信号は加算器１０によりＬチャンネルに加算し、また遅延器９で時間遅延されたセンターチャンネル信号は反転器１１で逆相とし、加算器１２でＲチャンネルに加算される。
　今、遅延器９の遅延時間量をτとし、遅延器９の出力をＣτとすると、入力されたＣ信号は、次式で表されるＬｏｕｔ、Ｒｏｕｔ信号となって、それぞれＬチャンネル、Ｒチャンネルに加算されることになる。図１４は、図１１に示した遅延器の遅延効果による左右出力の音圧周波数特性を示す図である。図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は、同相センターチャンネル信号の干渉による音圧周波数特性と本実施の形態におけるその改善効果とを示す視聴角度－音圧－周波数特性グラフである。
　　Ｌｏｕｔ＝Ｃ＋Ｃτ
　　Ｒｏｕｔ＝Ｃ－Ｃτ
　遅延時間をデジタル処理で正確に処理し、遅延時間量τを５ｍｓ（ミリ秒）とすると、図１４に示すごとく遅延効果によるＬｏｕｔ、Ｒｏｕｔの音圧周波数特性は
　Ｌｏｕｔ：１００Ｈｚで谷、２００Ｈｚで山、３００Ｈｚで谷、・・・
　Ｒｏｕｔ：１００Ｈｚで山、２００Ｈｚで谷、３００Ｈｚで山、・・・
と解析され、Ｌｏｕｔ、Ｒｏｕｔ音圧周波数特性の山谷の位置が逆になる。この処理を施し、視聴角度（位置）をずらして再生、音圧周波数特性を測定した例が図１５（ｂ）であり、図１５（ａ）に示すように、Ｌｏｕｔ＝Ｒｏｕｔ＝Ｃとした場合では視聴角度により同相キャンセルされていたＣ信号の音圧周波数特性が、遅延信号＋Ｃτと、－Ｃτとを加算することで細かく無相関化されることにより、図１５（ｂ）に示すように、いかなる視聴角度においても、大きな山谷を発生しなくなることがわかる。
　このように、遅延させた信号を遅延前の信号に加算することにより、同相信号キャンセルを改善する技術は、従来から開示されている（特許文献２参照）。
　図１６は従来の２チャンネル信号系での同相信号キャンセル改善例を示すブロック図である。図１６において、加算器４１でＬ、Ｒ信号の同相信号を検出し、ＨＰＦ（Ｈｉｇｈ　Ｐａｓｓ　Ｆｉｌｔｅｒ)４２で高域成分を検出し、群遅延器４３で遅延させたものを加算器４４、４５でＬ、Ｒ信号に加算する。本発明では、この群遅延器４３に相当する遅延器９に、正確な遅延時間が設定できるデジタル遅延器を使用することで、従来の２チャンネル信号系の同相信号処理から、より高性能のセンターチャンネル信号の干渉改善が図られ、サービスエリアの広い、音質的に聞きやすいセンターチャンネル再生が可能となる。
　次にサラウンドチャンネルの信号処理について説明する。
　図１７は、サイドサラウンドＬＳ、ＲＳチャンネル信号を擬似サイドサラウンドＬＳ、ＲＳチャンネルスピーカに定位させるために音圧周波数特性の補正を行う主要処理部を示すブロック図である。図１７において、サイドサラウンドＬＳ、ＲＳチャンネル信号の音像定位を行う主要処理部を破線で囲んで示す。本実施の形態の音場制御装置では、入力される５．１チャンネル信号のうち、Ｌｓ信号は、Ｃ信号、Ｌ信号およびＲ信号との音像定位位置を時間的に差別化するために遅延器１５を用いて時間遅延される。遅延器１５で時間遅延された信号は、音質補正イコライザ１７で音質補正され、加算器１９でＬチャンネルに加算される。同様に、入力される５．１チャンネル信号のうち、Ｒｓ信号は、Ｃ信号、Ｌ信号およびＲ信号との音像定位位置を時間的に差別化するために遅延器１６を用いて時間遅延される。遅延器１６で時間遅延された信号は、音質補正イコライザ１８で音質補正され、加算器２０でＲチャンネルに加算される。遅延器１５と遅延器１６は同じ時間遅延量で、数ｍｓ～数十ｍｓ程度の遅延時間であり、また音質補正イコライザ１７と音質補正イコライザ１８は同じ音圧周波数特性を有する。すなわち、遅延器１５と遅延器１６との時間遅延量は、音場制御装置の回路全体での信号出力のバランスを考慮し、前述の数ｍｓ～数十ｍｓの範囲で最適な値を設定すればよい。なお、図１７では、Ｌｓ信号は、遅延器１５により遅延された後、音質補正イコライザ１７にて音質補正され、Ｒｓ信号は、遅延器１６により遅延された後、音質補正イコライザ１８にて音質補正されることを示している。しかし、本発明はこれに限定されず、遅延器１５、１６と、音質補正イコライザ１７、１８との接続順序は、前後に入れ替わってもよい。すなわち、Ｌｓ信号を、まず音質補正イコライザ１７で音圧周波数特性を補正した後、遅延器１５で遅延して加算器１９に出力するとしてもよい。Ｒｓ信号についても同様である。
　図１８は、ＩＴＵ－Ｒ　ＢＳ．７７５－１勧告のスピーカ配置図である。ここで音質補正イコライザ１７、１８の補正方法について説明する。通常５．１チャンネルのスピーカ配置は、図１８に示すごとく、ＩＴＵ－Ｒ　ＢＳ．７７５－１勧告のスピーカ配置に従って設置される。すなわち、Ｌチャンネルスピーカ、Ｒチャンネルスピーカは視聴者の前方３０度方向、サイドサラウンドスピーカは視聴者の後方１１０度である。
　図１９は、本実施の形態におけるプラズマＴＶでのサラウンドスピーカの音像定位方向を示す説明図である。しかしながら現実問題として、プラズマＴＶセット３０を視聴した場合、図１９に示すごとく、前方のＬチャンネルスピーカ３１、およびＲチャンネルスピーカ３２の視聴角度θは、約１０度であり、この１０度方向に設置した前方のスピーカを利用して、仮想的に１１０度方向に擬似サイドサラウンドＬＳチャンネルスピーカ３５および擬似サイドサラウンドＲＳチャンネルスピーカ３６を定位させる必要がある。この補正を行うのが音質補正イコライザ１７、１８である。
　図２０は視聴方向と音圧周波数特性との関係を知るために、視聴者を中心とする同一円周上に配置された各スピーカ位置から視聴者の左耳までの音圧周波数特性を測定する方法を示す図である。図２０に示すように、視聴者の周囲に同じ特性のスピーカを複数配置し、視聴者の位置に人間の頭部を模擬し、外耳道入り口にマイクを具備するダミーヘッドマイクを配置し、それによってスピーカの音圧周波数特性を測定する。このようにして測定した実測例を図２１に示す。
　図２１は、４５度単位で視聴者の周辺に同じスピーカを配置し、前方０度方向の音圧周波数特性に対する各角度の音圧周波数特性の差分を測定計算したものである。図２１に示す測定結果より、次のことが言える。すなわち、１ｋＨｚ以上の周波数帯域において、スピーカの配置角度が増加すると高域が低下し、また６ｋＨｚ以上に細かなピーク／ディップが存在する。これは、頭部形状、耳殻の形状からくる音の回折、干渉で発生するものとして知られている頭部伝達関数による音圧周波数特性の変化である。この音圧周波数特性の変化に着目し、本実施の形態は、図１９に示す擬似サイドサラウンドＬＳチャンネルスピーカ３５、擬似サイドサラウンドＲＳチャンネルスピーカ３６を１１０度の位置に配置させるものである。
　図２２は、１０度の位置にあるＬ、Ｒスピーカからそれぞれ出力されるＬｓ、Ｒｓ信号を左右１１０度の位置に定位させるための音圧周波数特性補正特性を示す図である。１１０度の位置に定位されるべき擬似サイドサラウンドＬＳチャンネルスピーカ３５、擬似サイドサラウンドＲＳチャンネルスピーカ３６を定位させるための音質補正イコライザ１７、音質補正イコライザ１８の音圧周波数特性補正特性ＥＱ１は、
　　ＥＱ１＝Ｆ（１１０度）－Ｆ（１０度）
となる。ここで、Ｆ（θ）は角度θでの音圧周波数特性を表し、上記減算は、ｄＢ値すなわち対数軸上での減算を意味する。
　また、この原理に基づけば、３０度の位置に配置されるべき擬似Ｌチャンネルスピーカ、擬似Ｒチャンネルスピーカの音質補正イコライザの音圧周波数特性補正特性ＥＱ２は、
　　ＥＱ２＝Ｆ（３０度）－Ｆ（１０度）
となるが、３０度方向と１０度方向の周波数特性差はほとんどないので音質補正イコライザは使用しない。
　このように擬似的に定位させたいスピーカ位置の角度を想定し、実スピーカで合成して定位する場合、スピーカ配置角度差による音質差を、音質補正イコライザを使用して音圧周波数特性の補正を行うことで、同じＬチャンネルスピーカ、Ｒチャンネルスピーカから再生される信号でも、音質差によりＬチャンネル信号およびＲチャンネル信号と、サイドサラウンド信号であるＬｓ信号およびＲｓ信号との差別化が図られる。
　また、同じＬチャンネルスピーカからＣ信号、時間遅延されたＬｓ信号も出力するので、Ｌ信号の音像定位位置を時間的に差別化するため遅延器１で遅延処理を行う。また、同様に同じＲチャンネルスピーカからＣ信号、時間遅延されたＲｓ信号も出力するので、Ｒ信号の音像定位位置を時間的に差別化するため遅延器２で遅延処理を行う。遅延器１、２による遅延時間は、２０ｍｓ程度が推奨されるが、概ね２０ｍｓ～５０ｍｓの間で適宜、最適な値を設定すればよい。
　また、入力されたＳＷ信号は加算器１３、１４でそれぞれＬチャンネル、Ｒチャンネルに加算され、２チャンネルにダウンミックスされて再生される。
　図２３は本実施の形態におけるプラズマＴＶセット３０での音像定位位置のイメージを示す図である。同図にハッチングで示すように、Ｌチャンネルスピーカ３１の後方の空間領域２３１にＬ信号が音像定位し、Ｒチャンネルスピーカ３２の後方の空間領域２３２にＲ信号が音像定位する。また、視聴者の左後方１１０度方向の空間領域２３３にはＬｓ信号が音像定位し、視聴者の右後方１１０度方向の空間領域２３４にはＲｓ信号が音像定位する。また、Ｃ信号は、縦線のハッチングで示す空間領域２３０の位置に、すなわち、Ｌチャンネルスピーカ３１とＲチャンネルスピーカ３２の間に左右方向の広がりを持って音像定位する。
　以上のように本実施の形態における音場制御装置では、センターチャンネル信号を遅延処理により無相関化して、２チャンネルスピーカからダウンミックス再生することで、視聴位置により同相キャンセルされていた音圧周波数特性が、いかなる視聴位置においても平坦になり、音質的にも明瞭な音声再生が広いサービスエリアで得られる。また、Ｃ信号と他の効果音チャンネル信号とのレベルを比較し、Ｃ信号のレベルが低い場合はＣ信号のレベルを増幅して再生することにより、セリフやボーカルなどの重要な信号のレベルを効果音よりも高くし、聞き取り易く再生することが可能となる。また、サラウンド信号を視聴位置に応じた音圧周波数特性を用いて音質補正し、２チャンネルスピーカに加算することにより、簡単な信号処理の構成を用いて、２チャンネルのスピーカ構成で、５．１チャンネルの音像定位と臨場感を得ることができる。しかも頭部伝達関数を用いた、一人の視聴者に対するＦＩＲフィルタなどによる詳細な信号音の合成とクロストークキャンセル演算ではなく、音圧周波数特性のみの補正を行うので、１人の視聴者を対象としたサービスではなく、複数の視聴者に対する広いサービスエリアの確保が可能となる。
　なお、ブロック図（図６、１０、１６など）の各機能ブロックは典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されても良いし、一部又は全てを含むように１チップ化されても良い。
　例えばメモリ以外の機能ブロックが１チップ化されていても良い。
　ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。
　また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサ を利用しても良い。
　さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。
　また、各機能ブロックのうち、符号化または復号化の対象となるデータを格納する手段だけ１チップ化せずに別構成としても良い。
　本発明に係る音場制御装置によれば、センターチャンネル信号のセリフ、ボーカルの音質の明瞭さ、音量レベルの聴き易さを得ることができ、複数の視聴者に対するサービスエリアの確保が可能となる。また２チャンネルスピーカ構成で、５．１チャンネルの音像定位と臨場感を得ることができるとともに、音圧周波数特性のみの補正と、簡単な加算合成を行うので、信号処理回路の簡単化が図られる。これにより、今後マルチチャンネル化の増加に伴うスピーカシステムの簡単設置には有用であり、サラウンドシステムの普及の鍵であるサービスエリアの広さ確保にはとりわけ有用である。
　すなわち、本発明の音場制御装置は、センターチャンネル信号を聴き取りやすく再生するマルチチャンネルコンテンツ再生装置、特に、２チャンネルスピーカで５．１チャンネルのマルチチャンネル再生を行うテレビ装置、ラックシアターおよびオーディオコンポなどとして有用である。
　１、２　遅延器
　３　ＶＣＡ
　４、５　加算器
　６　最大値検出部
　７　レベル比較部
　８　レベル制御部
　９　遅延器
　１０　加算器
　１１　反転器
　１２　加算器
　１３、１４　加算器
　１５、１６　遅延器
　１７、１８　音質補正イコライザ
　１９、２０　加算器
　３０　プラズマＴＶセット
　３１　Ｌチャンネルスピーカ
　３２　Ｒチャンネルスピーカ
　３３、３４　視聴者
　３５　擬似サイドサラウンドＬＳチャンネルスピーカ
　３６　擬似サイドサラウンドＲＳチャンネルスピーカ
　４１　加算器
　４２　ＨＰＦ
　４３　群遅延器
　４４、４５　加算器
　５０　クロストークキャンセル手段
　５１　左クロストーク信号生成手段
　５２　右クロストーク信号生成手段
　５３、５４　演算器
　５５、５６　フィルタ
　６０　逆相信号生成手段
　６１、６２　減衰器
　６３、６４　遅延器
　６５、６６　演算器
　７０　混合手段
　７１　左Ｌスピーカ
　７２　右Ｒスピーカ
　７３　視聴者
　１０１　テレビ装置
　１０２　ラックシアター
　１１１、１２１、２１１　右スピーカ位置
　１１２、１２２、２１２　左スピーカ位置
　２３０、２３１、２３２、２３３、２３４　空間領域
　２０１　オーディオコンポ
　５１１、５２１　減衰器
　５１２、５２２　遅延器
　５１３、５２３　フィルタ

Claims (10)

  1. 　視聴位置の前方左右にそれぞれ配置されるＬチャンネルスピーカおよびＲチャンネルスピーカを含む複数のスピーカを用いて、視聴位置の正面に配置されるセンタースピーカ用のセンターチャンネル信号と、前記Ｌチャンネルスピーカ用のＬチャンネル信号と、前記Ｒチャンネルスピーカ用のＲチャンネル信号とを含む入力信号を音場制御するための音場制御装置であって、
    　前記センターチャンネル信号のレベルを、前記入力信号に含まれる他の複数の信号のレベルの最大値と比較するレベル比較部と、
    　前記センターチャンネル信号のレベルを増減するボリュームコントロールアンプと、
    　前記レベル比較部による前記比較の結果、前記センターチャンネル信号のレベルが前記他の複数の信号のレベルの最大値よりも低い場合に、前記センターチャンネル信号のレベルを増加させるように、前記ボリュームコントロールアンプを制御するレベル制御部とを備える
    　音場制御装置。
  2. 　前記音場制御装置は、さらに、
    　前記ボリュームコントロールアンプによりレベルを増減された前記センターチャンネル信号を、前記Ｌチャンネル信号に加算して、前記Ｌチャンネルスピーカに出力する第１の加算器と、
    　前記ボリュームコントロールアンプによりレベルを増減された前記センターチャンネル信号を、前記Ｒチャンネル信号に加算して、前記Ｒチャンネルスピーカに出力する第２の加算器とを備え、
    　前記レベル制御部は、前記レベル比較部による前記比較の結果、前記センターチャンネル信号のレベルが前記他の複数の信号のレベルの最大値よりも低い場合に、あらかじめ記憶している上限レベルまで前記センターチャンネル信号のレベルを段階的に増加させ、前記センターチャンネル信号のレベルが前記他の複数の信号のレベルの最大値よりも高くなった場合に、前記センターチャンネル信号のレベルを前記増幅前のレベルまで段階的に減衰させるように、前記ボリュームコントロールアンプを制御する
    　請求項１記載の音場制御装置。
  3. 　前記音場制御装置は、さらに、
    　前記ボリュームコントロールアンプによりレベルを増減された前記センターチャンネル信号を、あらかじめ設定された時間だけ遅延させ、遅延信号を出力する第１の遅延器と、
    　前記第１の遅延器の出力である前記遅延信号を反転させ、反転信号を出力する反転器とを備え、
    　前記第１の加算器および第２の加算器のうち一方は、前記第１の遅延器から出力された前記遅延信号を前記Ｌチャンネル信号及び前記Ｒチャンネル信号の一方に加算し、
    　前記第１の加算器および第２の加算器のうち他方は、前記反転器から出力された前記反転信号を前記Ｌチャンネル信号及び前記Ｒチャンネル信号の他方に加算する
    　請求項１記載の音場制御装置。
  4. 　前記入力信号は、前記センターチャンネル信号、前記Ｌチャンネル信号及び前記Ｒチャンネル信号に加えてさらに、前記視聴位置の後方左に配置されるサイドサラウンドＬＳチャンネルスピーカ用のサイドサラウンドＬＳチャンネル信号および前記視聴位置の後方右に配置されるサイドサラウンドＲＳチャンネルスピーカ用のサイドサラウンドＲＳチャンネル信号を含み、
    　前記音場制御装置は、さらに、
    　前記サイドサラウンドＬＳチャンネル信号の音質を補正し、補正後の前記サイドサラウンドＬＳチャンネル信号を遅延させる第１の音質補正イコライザと、
    　前記サイドサラウンドＲＳチャンネル信号の音質を補正し、補正後の前記サイドサラウンドＲＳチャンネル信号を遅延させる第２の音質補正イコライザとを備え、
    　前記第１の加算器は、さらに前記第１の音質補正イコライザの出力信号を前記Ｌチャンネル信号に加算し、
    　前記第２の加算器は、さらに前記第２の音質補正イコライザの出力信号を前記Ｒチャンネル信号に加算し、
    　前記レベル比較器は、前記センターチャンネル信号のレベルを、前記サイドサラウンドＬＳチャンネル信号、前記サイドサラウンドＲＳチャンネル信号、前記Ｌチャンネル信号及び前記Ｒチャンネル信号のレベルの最大値と比較する
    　請求項１記載の音場制御装置。
  5. 　前記第１の音質補正イコライザは、前記サイドサラウンドＬＳチャンネル信号の定位すべき位置から前記視聴位置までの音圧周波数特性と、前記Ｌチャンネルスピーカの位置から前記視聴位置までの音圧周波数特性との差で前記サイドサラウンドＬＳチャンネル信号の音質を補正し、
    　前記第２の音質補正イコライザは、前記サイドサラウンドＲＳチャンネル信号の定位すべき位置から前記視聴位置までの音圧周波数特性と、前記Ｒチャンネルスピーカの位置から前記視聴位置までの音圧周波数特性との差で前記サイドサラウンドＲＳチャンネル信号の音質を補正する
    　請求項４記載の音場制御装置。
  6. 　前記入力信号は、さらにサブウーファ信号を含み、
    　前記第１の加算器は、さらに前記サブウーファ信号を、前記Ｌチャンネル信号に加算し、
    　前記第２の加算器は、さらに前記サブウーファ信号を、前記Ｒチャンネル信号に加算する
    　請求項１記載の音場制御装置。
  7. 　前記音場制御装置は、さらに、
    　前記入力信号に含まれる前記Ｌチャンネル信号をあらかじめ設定された時間だけ時間遅延させる第２の遅延器と、
    　前記入力信号に含まれる前記Ｒチャンネル信号をあらかじめ設定された時間だけ時間遅延させる第３の遅延器とを備え、
    　前記第１の加算器は、前記ボリュームコントロールアンプによりレベルを増減された前記センターチャンネル信号を、前記第２の遅延器によって遅延された前記Ｌチャンネル信号に加算し、
    　前記第２の加算器は、前記ボリュームコントロールアンプによりレベルを増減された前記センターチャンネル信号を、前記第３の遅延器によって遅延された前記Ｒチャンネル信号に加算する
    　請求項１記載の音場制御装置。
  8. 　視聴位置の前方左右にそれぞれ配置されるＬチャンネルスピーカおよびＲチャンネルスピーカを含む複数のスピーカを用いて、視聴位置の正面に配置されるセンタースピーカ用のセンターチャンネル信号と、前記Ｌチャンネルスピーカ用のＬチャンネル信号と、前記Ｒチャンネルスピーカ用のＲチャンネル信号とを含む入力信号を音場制御するための音場制御方法であって、
    　レベル比較部が、前記センターチャンネル信号のレベルを、前記入力信号に含まれる他の複数の信号のレベルの最大値と比較するステップと、
    　ボリュームコントロールアンプが、前記センターチャンネル信号のレベルを増減するステップと、
    　レベル制御部が、前記レベル比較部による前記比較の結果、前記センターチャンネル信号のレベルが前記他の複数の信号のレベルの最大値よりも低い場合に、前記センターチャンネル信号のレベルを増加させるように、前記ボリュームコントロールアンプを制御するステップとを備える
    　音場制御方法。
  9. 　請求項１記載の前記音場制御装置を備えたテレビ装置およびアンプ装置のいずれか１つである
    　コンテンツ再生装置。
  10. 　請求項１記載の音場制御装置に含まれる前記レベル比較部と、前記ボリュームコントロールアンプと、前記第１の加算器と、前記第２の加算器と前記レベル制御部を備える集積回路。
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