JP2005534992A - 音楽コンテンツの再生を改善する方法及び装置 - Google Patents

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Abstract

ステレオ入力信号ストリームから音声信号を除去する方法において、モノラル信号ストリームは、該ステレオ入力信号ストリームの左信号コンテンツと右信号コンテンツとを加算（３）することによって導き出され、ステレオ信号ストリームは、該ステレオ入力信号ストリームの左信号コンテンツと右信号コンテンツとを減算（４）することによって導き出され、その後、前記モノラル信号ストリームには帯域阻止フィルタ装置（５）によってフィルタがかけられ、ステレオ出力信号ストリームは、各々、前記ステレオ信号ストリームとフィルタをかけられた前記モノラル信号ストリームとの加算（６）、及び前記ステレオ信号ストリームとフィルタをかけられた前記モノラル信号ストリームとの減算（７）によって得られる。前記方法はカラオケ装置における音声除去のために適用され得る。

Description

本発明は、帯域阻止フィルタ装置(band stop filter device)によってステレオ入力信号ストリームから音声信号を除去する方法に関する。このような方法は、TV、DVDプレーヤ、misiセットなどのようなカラオケが関心をひく機能であるあらゆるデジタル又はアナログオーディオ装置において適用され得る。
人間の音声の帯域幅は約300Hzから4kHzまでである。しかしながら、全ての人間の音声は異なるので、これは概算でしかない。音楽から音声が取り除かれなければならない場合、音声は、元の音楽の高周波及びサブコンテンツ(sub contents)しかフィルタを通過しないようにして削除されることが出来る。このような方法は、特開平4-271700から既知である。この既知の方法においては、ステレオ感を維持しながらカラオケ用の音楽を生成するために、左入力信号と右入力信号との間の弁別が維持される一方で、音響信号成分から人間の音声信号が排除される。不利な点は、この音楽のために上記周波数帯域も除去されることにある。
本発明の目的は、このような不利な点を回避する又は少なくとも減らすこと、及びオーディオ装置において適用され、相対的に低コストの製品をもたらす一方で音楽再生が非常に改善される音声除去フィルタを提供することにある。
それ故、本発明による、冒頭の段落に記載されているような音声信号を除去する方法は、前記ステレオ入力信号ストリームから、モノラル信号ストリームが、該ステレオ入力信号ストリームの左信号成分と右信号成分とを加算することによって導き出され、ステレオ信号ストリームが、該ステレオ入力信号ストリームの左信号成分と右信号成分とを減算することによって導き出され、前記帯域阻止フィルタ装置によって前記モノラル信号ストリームにフィルタがかけられ、ステレオ出力信号ストリームが、各々、前記ステレオ信号ストリームとフィルタをかけられた前記モノラル信号ストリームとの加算、及び前記ステレオ信号ストリームとフィルタをかけられた前記モノラル信号ストリームとの減算によって得られることを特徴とする。
本発明は、音声信号を除去する方法のみならず、帯域阻止フィルタ装置によってステレオ入力信号ストリームから音声信号を除去する音声除去フィルタ装置であって、上記の方法が適用される音声除去フィルタ装置にも関する。それ故、この音声除去フィルタ装置は、第１加算装置が、前記ステレオ入力信号ストリームの左信号成分と右信号成分とを加算することによって該ステレオ入力信号ストリームからモノラル信号ストリームを導き出すために設けられ、第１減算装置が、前記ステレオ入力信号ストリームの左信号成分と右信号成分とを減算することによって該ステレオ入力信号ストリームからステレオ信号ストリームを導き出すために設けられ、前記帯域阻止フィルタ装置によって前記モノラル信号ストリームにフィルタがかけられ、第２加算装置及び第２減算装置が、各々、前記ステレオ信号ストリームとフィルタをかけられた前記モノラル信号ストリームとの加算、及び前記ステレオ信号ストリームとフィルタをかけられた前記モノラル信号ストリームとの減算によってステレオ出力信号ストリームを得るために設けられることを特徴とする。
第１の改善例(improvement)においては、前記帯域阻止フィルタに対して並列にローパスフィルタ装置が設けられ、前記ローパスフィルタ装置の周波数帯域の上側が前記帯域阻止フィルタ装置の周波数帯域の下側に隣接する。第２の改善例においては、前記帯域阻止フィルタ装置をオーバーフローから保護するためにダウンスケーリング装置(downscaling device)が設けられる一方で、第３の改善例においては、前記モノラル信号ストリームのためのチャネルと前記ステレオ信号ストリームのためのチャネルとの間の非対称性を得るためにスケーリング装置(scaling device)が設けられる。
本発明は、更に、上記の方法において利用される且つ／又は上記の音声除去フィルタ装置において利用されるステレオ入力信号ストリームを処理するアルゴリズムに関する。
本発明はまた、上記の音声除去フィルタを具備するオーディオ装置と、上記のオーディオ装置内の信号処理手段又は該オーディオ装置と協働する信号処理手段において走らせることが可能なコンピュータプログラムと、前記信号処理手段によって実行されるべき命令を担持する情報担体であって、前記命令が前記信号処理手段が上記の方法を実行することを可能にするような命令である情報担体とに関する。
以下に記載されている例及び添付図面を参照して本発明を説明し、明らかにする。
図１の先行技術の音声除去フィルタは、左の入力信号の音声除去のための帯域阻止フィルタ１、及び右の入力信号の音声除去のための帯域阻止フィルタ２を示している。帯域阻止フィルタ１及び２は、300Hzから4kHzまでの範囲内の音声周波数を除去する。これは、人間の音声の帯域幅の概算である。しかしながら、この音声除去フィルタは、前記周波数帯域内の音楽も除去する。これは非常に不利な点であると考えられる。
本発明を例示するために、生バンドのステージが考慮に入れられ得る。例えば、左側にはピアノがあり、中央にはドラム奏者がいて、右側にはバックボーカルがいる。ステレオフィールド(stereo field)におけるこれらの位置はスタジオ録音中に擬(imitate)され得る。取り除かれなければならないリードボーカルはステレオフィールドの中央に位置している。ステレオチャネルコンテンツの減算(subtraction)がなされる場合には、リードボーカルは取り除かれるであろうが、ステレオ中央の外でミキシング(mix)された音楽成分は残るであろう。２つのチャネルのコンテンツを加算することによって、全音響情報が保たれる一方で、音声フィルタリング後には、ステレオ中央の外でミキシングされた全音楽情報がモノラルベースで保たれる。フィルタをかけられた音楽にステレオ成分を加算及び減算することによって、ステレオ情報は取り戻される。図２において示されているこの実施例の結果は、先行技術の音声フィルタリングを利用することによる場合よりずっと良好に聞こえる。
図２の基本的な音声除去フィルタは、第１加算装置３及び第１減算装置４、帯域阻止フィルタ５、並びに第２加算装置６及び第２減算装置７を有する。加算装置３によって、左入力信号と右入力信号とがモノラル信号を形成するために加算される一方で、減算装置４によって、これらの入力信号からステレオ信号が得られる。モノラル信号は、300Hzから4kHzまでの帯域阻止フィルタ５によってフィルタをかけられる。加算装置６によって、ステレオ信号とフィルタをかけられたモノラル信号とが互いに加算される一方で、減算装置７によって、フィルタをかけられたモノラル信号とステレオ信号とが互いから減算される。加算装置６の出力信号及び減算装置７の出力信号は、音声は除去されているが音楽の品質はしっかりと維持されているステレオ出力信号を形成する。
この実施例の別の更なる利点は、バックボーカルが消去されないことにある。通常、これらはステレオ・ミックス(stereo mix)される。これは、リードボーカルを妨げることのないオープンサウンド(open sound)を与える。幾つかの音楽においては、２つのバックボーカル録音がなされる。１つは左ステレオフィールドのためになされ、もう１つは右ステレオフィールドのためになされる。これはより多くの歌手がいる印象を与える。本願の実施例により全てのこれらの音声が完全に回復される。
残念なことに、全ての楽器がステレオ中央の外でミキシングされるわけではない。図２の実施例においては、ベースギター、バスドラム及びスネアドラムは、それらが音楽のベースであることから、常にモノラル・ミックス(mono mix)される。バスドラム及びベースギターの300Hz未満のサブ周波数(sub frequencies)は回復されるが、より高い周波数は失われる。これは、音響解像度(sound definition)の低下につながる。換言すると、依然として低音域は感じるであろうが、もはやクリーンライン(clean lines)及びギタースラップ(guitar slaps)は聞こえないであろう。スネアドラムでは状況は更に悪化する。音が略々完全に失われるであろう。この不利な点はダウンスケーリングプロセスによって減らされ得る。フィルタのオーバーフローを防止するためにダウンスケーリング係数G1が付加される。この係数は、このプロセスの最後に係数G2によって補償される。ダウンスケーリング係数を挿入したものは図３の改善実施例において示されている。この実施例は図２の実施例に非常に近い。違いは、ダウンスケーリング装置８が左入力チャネル中に挿入され、ダウンスケーリング装置９が右入力チャネル中に挿入される一方で、補償装置１０が左出力チャネル中に挿入され、補償装置１１が右出力チャネル中に挿入されることにある。
次に続く減算のために両チャネルのダウンスケーリング係数G1は同じである。そうでない場合には、リードボーカルは取り除かれないであろう。リスケーリング係数(rescaling factor)G2は、実際にはマスタボリューム(master volume)にすぎない。そうすることによって２つの利点が得られた。左チャネルと右チャネルとの間のより大きな差のため音はずっとダイナミックである。音質は、今までにあったものよりずっとオリジナルに近かった。ステレオ要素がモノラル要素より重要なものにされることから残存音声も少なくなる。しかしながら、サブ周波数も弁別されるという重要性は薄い不利な点が依然としてある。それ故、更なる改善実施例においては、300Hzのカットオフ周波数を持つ付加的なローパスフィルタが低音域サブレイヤ(bass sub-layer)を強調するために挿入される。この更に改善された実施例は、図４に示されており、図３のものと非常に近い。違いは、0Hzから300Hzまでの帯域幅を持つ付加的なローパスフィルタ装置１２が帯域阻止フィルタ５と並列に挿入される一方、他の加算装置１３並びにスケーリング装置１４及び１５が挿入されることにある。ステレオチャネル中にスケーリング装置１４によってスケーリング係数G3を挿入することにより、非対称性が音声除去フィルタに入れられ、これは、音が再生される場合に向上されたステレオの印象を得ることを可能にする。更に、モノラルコンテンツがステレオコンテンツと比べてダウンスケールされることから、フィルタによって除去されない音声の残存部分は、図３の実施例における残存部分より柔らかく聞こえるであろう。
上記の実施例は、アルゴリズムによって実現されてもよく、アルゴリズムの少なくとも一部が、上記の音声除去フィルタを有するオーディオ装置内の信号処理手段において走らせることが出来るコンピュータプログラムの形態であってもよい。図の肉太部分は、或る一定のプログラム可能な機能を実行するためのユニットを示しており、これらのユニットはコンピュータプログラムのサブパーツとみなされ得る。
本発明は記載されている実施例には限定されず、特許請求の範囲内の修正例があり得る。
先行技術の音声除去フィルタ装置を示す。 本発明による基本的な音声除去フィルタ装置を示す。 改善された本発明による音声除去フィルタ装置を示す。 更に改善された音声除去フィルタ装置を示す。

Claims (9)

  1. 帯域阻止フィルタ装置によってステレオ入力信号ストリームから音声信号を除去する方法であって、前記ステレオ入力信号ストリームから、モノラル信号ストリームが、該ステレオ入力信号ストリームの左信号成分と右信号成分とを加算することによって導き出され、ステレオ信号ストリームが、該ステレオ入力信号ストリームの左信号成分と右信号成分とを減算することによって導き出され、前記帯域阻止フィルタ装置によって前記モノラル信号ストリームにフィルタがかけられ、ステレオ出力信号ストリームが、各々、前記ステレオ信号ストリームとフィルタをかけられた前記モノラル信号ストリームとの加算、及び前記ステレオ信号ストリームとフィルタをかけられた前記モノラル信号ストリームとの減算によって得られることを特徴とする方法。
  2. 帯域阻止フィルタ装置によってステレオ入力信号ストリームから音声信号を除去する音声除去フィルタ装置であって、第１加算装置が、前記ステレオ入力信号ストリームの左信号成分と右信号成分とを加算することによって該ステレオ入力信号ストリームからモノラル信号ストリームを導き出すために設けられ、第１減算装置が、前記ステレオ入力信号ストリームの左信号成分と右信号成分とを減算することによって該ステレオ入力信号ストリームからステレオ信号ストリームを導き出すために設けられ、前記帯域阻止フィルタ装置によって前記モノラル信号ストリームにフィルタがかけられ、第２加算装置及び第２減算装置が、各々、前記ステレオ信号ストリームとフィルタをかけられた前記モノラル信号ストリームとの加算、及び前記ステレオ信号ストリームとフィルタをかけられた前記モノラル信号ストリームとの減算によってステレオ出力信号ストリームを得るために設けられることを特徴とする音声除去フィルタ装置。
  3. 前記帯域阻止フィルタ装置に対して並列にローパスフィルタ装置が設けられ、前記ローパスフィルタ装置の周波数帯域の上側が前記帯域阻止フィルタ装置の周波数帯域の下側に隣接することを特徴とする請求項２に記載の音声除去フィルタ装置。
  4. 前記帯域阻止フィルタ装置をオーバーフローから保護するためにダウンスケーリング装置が設けられることを特徴とする請求項２又は３に記載の音声除去フィルタ装置。
  5. 前記モノラル信号ストリームのためのチャネルと前記ステレオ信号ストリームのためのチャネルとの間の非対称性を得るためにゲイン素子が設けられることを特徴とする請求項３に記載の音声除去フィルタ装置。
  6. 請求項１の方法において利用される且つ／又は請求項２乃至５のいずれか一項の音声除去フィルタ装置において利用されるステレオ入力信号ストリームを処理するためのアルゴリズム。
  7. 請求項２乃至５のいずれか一項に記載の音声除去フィルタを具備するオーディオ装置。
  8. 請求項７に記載の音声除去フィルタ装置を有するオーディオ装置内の信号処理手段又は該オーディオ装置と協働する信号処理手段において走らせることが可能なコンピュータプログラム。
  9. 信号処理手段によって実行されるべき命令を担持する情報担体であって、前記命令が前記信号処理手段が請求項１に記載の方法を実行することを可能にするような命令である情報担体。
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