JP5812842B2 - Audio equipment - Google Patents
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Description
本発明は、5.1chや7.1chのオーディオ再生を行うオーディオ装置に関する。 The present invention relates to an audio apparatus that performs 5.1ch or 7.1ch audio reproduction.
従来から、5.1chのオーディオデータが入力されたときにLS信号とRS信号に基づいて2組のサラウンド信号を生成して7.1chのオーディオ再生を行うようにしたオーディオ装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。また、同様の手法によりサラウンド信号を生成する従来技術としては、特許文献2〜4が知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known an audio apparatus that generates 7.1 ch audio reproduction by generating two sets of surround signals based on an LS signal and an RS signal when 5.1 ch audio data is input. (For example, refer to Patent Document 1). Further,
特許文献1に開示された手法を用いることにより、5.1chのオーディオ信号から7.1chのオーディオ信号を生成することができるため、7.1ch用のスピーカやアンプを用いることにより、5.1chと7.1chの両方のオーディオ再生を行うことが可能となる。
By using the method disclosed in
一方、ブルーレイ(Blu-ray、登録商標)・ディスクに記録されたオーディオコンテンツには、2ch〜5.1chの他に7.1chフォーマットが存在している。 On the other hand, audio contents recorded on a Blu-ray (registered trademark) disc include a 7.1ch format in addition to 2ch to 5.1ch.
また、車両に搭載された一般的なオーディオ装置の場合には、特許文献1に開示されたような多くのスピーカを用いた構成の採用は難しい。一般には、車室内の前後左右に4つのスピーカが配置されており、上述した5.1chや7.1chのオーディオ信号をこれら4つのスピーカから出力するためには、これらのオーディオ信号を合成(ダウンミックス)した後に各スピーカに入力する必要がある。
Further, in the case of a general audio device mounted on a vehicle, it is difficult to adopt a configuration using many speakers as disclosed in
ところで、ブルーレイ・ディスクに記録された5.1chや7.1chのフォーマットでは、ITU−R(国際電気通信連合無線通信部門)で規定された空間(例えば、各スピーカと聴取位置の間が2m程度離れていることが想定されている)をモニタしながらサラウンド音声の最適化を行っているため、これらのフォーマットで想定している距離よりも近い位置に聴取位置が設定された車室内では、定位が偏って再生音に違和感が生じるという問題があった。 By the way, in the 5.1ch or 7.1ch format recorded on the Blu-ray disc, the space defined by ITU-R (International Telecommunication Union Radiocommunication Division) (for example, about 2 m between each speaker and the listening position) Since the surround sound is optimized while monitoring the distance (which is assumed to be far away), the localization is limited in the passenger compartment where the listening position is set closer to the distance assumed in these formats. There is a problem that the reproduction sound is unbalanced and the playback sound is uncomfortable.
また、ダウンミックスにより単純にオーディオ信号の数を減らした場合には、5.1chと7.1chのオーディオ再生の違いが出にくいという問題があった。一般に、5.1chや7.1chにかかわらず、多チャネル数のソース信号をダウンミックスした後にステレオ再生を行う場合、元々ステレオ再生を目的とした左右2chの信号をそのまま再生する場合に比べ、センタースピーカに対応する音像が小さくなりがちであることが確かめられている。例えば、左右2chで収録された音源を再生する場合、映画の台詞の音像は大きくなるが、5.1chで収録された音源をダウンミックスする場合、台詞が主に収録されるC成分(センタースピーカから出力される成分)の音が他の成分の音に比べて小さくなってしまうことがある。特に、7.1chで収録された場合、左右のバックチャネルが追加されるため、さらにC成分の相対的な割合が減る傾向にある。 In addition, when the number of audio signals is simply reduced by downmixing, there is a problem that it is difficult to make a difference between 5.1ch and 7.1ch audio reproduction. In general, regardless of 5.1ch or 7.1ch, when stereo playback is performed after down-mixing a large number of channel source signals, compared to the case where the left and right 2ch signals originally intended for stereo playback are played back as they are, It has been confirmed that the sound image corresponding to the speaker tends to be small. For example, when a sound source recorded in 2ch left and right is played back, the sound image of the dialogue of the movie becomes large, but when downmixing a sound source recorded in 5.1ch, the C component (center speaker) in which the dialogue is mainly recorded The sound of the component that is output from (1) may be smaller than the sound of the other components. In particular, when recorded in 7.1ch, since the left and right back channels are added, the relative proportion of the C component tends to further decrease.
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、チャネル数よりも少ないスピーカを用いて車室内でオーディオ再生を行う場合、定位の偏りによって再生音に違和感が生じることを防止することができるオーディオ装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、チャネル数よりも少ないスピーカを用いて車室内でオーディオ再生を行う場合に、オーディオフォーマットに応じたオーディオ再生の違いを表現することができるオーディオ装置を提供することにある。 The present invention was created in view of the above points, and its purpose is to produce a sense of incongruity in the reproduced sound due to localization bias when audio reproduction is performed in a vehicle interior using speakers with fewer channels. An object of the present invention is to provide an audio device that can prevent this. Another object of the present invention is to provide an audio device capable of expressing a difference in audio reproduction according to an audio format when audio reproduction is performed in a vehicle interior using speakers smaller than the number of channels. It is in.
上述した課題を解決するために、本発明のオーディオ装置は、チャネル数よりも少ない数のスピーカを用いてオーディオ再生を行うオーディオ装置であって、所定のオーディオフォーマットに対応するオーディオ信号に対して各チャネルの信号を合成するダウンミックス処理を行って左右1組の中間オーディオ信号を生成するダウンミックス処理手段と、1組の中間オーディオ信号のそれぞれに対して、所定のステップサイズパラメータの適応アルゴリズムを用いた無相関化処理を行うことによって低相関な左右1組のサラウンド信号と高相関なセンター信号とを生成するサラウンド信号生成手段と、中間オーディオ信号とサラウンド信号に対して重み付けを行った後に合成して合成サラウンド信号を生成する処理を左右別々に行うとともに、中間オーディオ信号とセンター信号に対して重み付けを行った後に合成して左信号および右信号を生成する処理を左右別々に行う合成手段と、複数のオーディオフォーマットのそれぞれに対応して、ステップサイズパラメータの値と、合成手段による重み付けに用いる係数の値を設定する制御手段とを備え、合成手段によって合成された左右1組の合成サラウンド信号と左信号および右信号とを別々のスピーカから出力している。 In order to solve the above-described problems, an audio apparatus according to the present invention is an audio apparatus that performs audio reproduction using a smaller number of speakers than the number of channels, and each audio signal corresponding to a predetermined audio format is provided for each audio signal. Downmix processing means for generating a pair of left and right intermediate audio signals by performing a downmix process for synthesizing channel signals, and using an adaptive algorithm with a predetermined step size parameter for each of the pair of intermediate audio signals A surround signal generating means for generating a pair of low-correlated left and right surround signals and a highly correlated center signal by performing a decorrelation process, and combining the intermediate audio signal and the surround signal after weighting Process to generate a composite surround signal separately Combining means for separately processing the left and right signals after weighting the intermediate audio signal and the center signal to generate a left signal and a right signal, and a step size parameter corresponding to each of a plurality of audio formats And a control means for setting a coefficient value used for weighting by the synthesizing means, and a set of left and right synthesized surround signals synthesized by the synthesizing means and the left and right signals are output from separate speakers. .
具体的には、上述したサラウンド信号生成手段は、左右1組の中間オーディオ信号を用いて、一方の信号の中の他方の信号と相関の高い成分を抽出して他方の信号から差し引く処理を、左右の中間オーディオ信号を入れ替えて行うことにより、左右1組のサラウンド信号を生成するとともに、サラウンド信号生成手段は、適応アルゴリズムを用いて適応フィルタのフィルタ係数を更新することにより、相関の高い成分を抽出してセンター信号を生成し、制御手段は、フィルタ係数の更新を行う際に用いられるステップサイズパラメータの値を設定している。 Specifically, the surround signal generation means described above uses a pair of left and right intermediate audio signals to extract a component highly correlated with the other signal in one signal and subtract it from the other signal. The left and right intermediate audio signals are interchanged to generate a pair of left and right surround signals, and the surround signal generating means updates the filter coefficient of the adaptive filter using an adaptive algorithm, thereby generating a highly correlated component. The center signal is generated by extraction, and the control means sets the value of the step size parameter used when updating the filter coefficient.
各オーディオフォーマットに対応するオーディオ信号に対してダウンミックス処理を行った後に無相関化処理を行って左右1組のサラウンド信号を生成することにより、チャネル数よりも少ないスピーカを用いて車室内でオーディオ再生を行う場合の定位の偏りをなくすことができ、再生音に違和感が生じることを防止することができる。また、適応アルゴリズムで用いるステップサイズパラメータの値と、合成手段で用いる重み付け係数の値を各オーディオフォーマットに対応するように可変設定することにより、オーディオフォーマットに応じてオーディ再生の違いを出すことが可能となる。 By performing a downmix process on the audio signal corresponding to each audio format and then performing a decorrelation process to generate a set of left and right surround signals, audio is generated in the vehicle interior using a speaker having fewer channels. It is possible to eliminate the localization bias in the case of reproduction, and to prevent the reproduced sound from feeling uncomfortable. In addition, by setting the step size parameter value used in the adaptive algorithm and the weighting coefficient value used in the synthesis means to correspond to each audio format, it is possible to make a difference in audio playback depending on the audio format. It becomes.
また、上述した複数のオーディオフォーマットは、互いにチャネル数が異なっていることが望ましい。これにより、チャネル数が異なるオーディオフォーマット毎に定位の偏りをなくすとともに、これらの間でオーディオ再生の違いを出すことが容易となる。 The plurality of audio formats described above preferably have different numbers of channels. This eliminates the localization bias for each audio format with a different number of channels, and makes it easy to make a difference in audio reproduction between them.
また、上述した複数のオーディオフォーマットには、5.1チャネルおよび7.1チャネルの各オーディオフォーマットが含まれることが望ましい。これにより、5.1チャネルと7.1チャネルの各オーディオフォーマット毎に定位の偏りをなくすとともに、これらの間でオーディオ再生の違いを出すことが容易となる。 The plurality of audio formats described above preferably include 5.1-channel and 7.1-channel audio formats. As a result, it is easy to eliminate the localization bias for each of the 5.1 channel and 7.1 channel audio formats and to make a difference in audio reproduction between them.
また、上述したステップサイズパラメータは、5.1チャネルのオーディオデータに対応する値よりも7.1チャネルのオーディオデータに対応する値の方が大きいことが望ましい。また、上述した合成サラウンド信号を生成するために行われるサラウンド信号に対応する重み付けは、5.1チャネルのオーディオデータに対応する値よりも7.1チャネルのオーディオデータに対応する値の方が大きいことが望ましい。これにより、バックチャネルが多い7.1チャネルのオーディオフォーマットに適したオーディオ再生を行うとともに、5.1チャネルのオーディオフォーマットとの違いを出すことが容易となる。 In addition, it is preferable that the step size parameter described above has a larger value corresponding to 7.1 channel audio data than a value corresponding to 5.1 channel audio data. In addition, the weight corresponding to the surround signal performed to generate the above-described composite surround signal is larger in the value corresponding to 7.1 channel audio data than in the value corresponding to 5.1 channel audio data. It is desirable. As a result, it is possible to perform audio reproduction suitable for the 7.1-channel audio format with many back channels, and to easily make a difference from the 5.1-channel audio format.
また、上述したセンター信号を生成するために行われるセンター信号に対応する重み付けの値を0.5以上に設定することが望ましい。これにより、5.1チャネルや7.1チャネルの場合にセンタースピーカに対応する音像が小さくなることを防止することができる。 In addition, it is desirable to set the weighting value corresponding to the center signal performed to generate the center signal described above to 0.5 or more. Thereby, in the case of 5.1 channel or 7.1 channel, it can prevent that the sound image corresponding to a center speaker becomes small.
また、上述したセンター信号を生成するために行われるセンター信号に対応する重み付けは、5.1チャネルのオーディオデータに対応する値よりも7.1チャネルのオーディオデータに対応する値の方が大きいことが望ましい。これにより、チャネル数が多い7.1チャネルに変更した場合に、センタースピーカに対応する音像が小さくなることを防止することができる。 In addition, the weight corresponding to the center signal performed to generate the center signal described above is larger in the value corresponding to 7.1 channel audio data than in the value corresponding to 5.1 channel audio data. Is desirable. Thereby, when it changes to 7.1 channel with many channels, it can prevent that the sound image corresponding to a center speaker becomes small.
以下、本発明を適用した一実施形態のオーディオ装置について、図面を参照しながら説明する。図1は、一実施形態のオーディオ装置の全体構成を示す図である。このオーディオ装置は、車両に搭載されている。図1に示すように、本実施形態のオーディオ装置は、ディスク読取装置10、無相関化処理部20、ミックス処理部30、EQ処理部40、制御部50、デジタル−アナログ変換器(D/A)60、アンプ62、スピーカ70、72、74、76を備えている。
An audio apparatus according to an embodiment to which the present invention is applied will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of an audio apparatus according to an embodiment. This audio device is mounted on a vehicle. As shown in FIG. 1, the audio apparatus according to the present embodiment includes a
ディスク読取装置10は、ディスク型記録媒体としてのブルーレイ・ディスクに記録された所定フォーマットの圧縮オーディオ信号を読み取り、デコード処理およびダウンミックス処理を行って1組の信号L0、R0を出力する。図2は、ディスク読取装置10の概略的な構成を示す図である。図2に示すように、ディスク読取装置10は、ディスク読取部12、デコード処理部14、ダウンミックス処理部16を含んで構成されている。
The
ディスク読取部12は、ブルーレイ・ディスクに記録されている信号を光学的に読み取り、読み取った信号に対して復調処理を行い、所定フォーマットで符号化されたオーディオデータを出力する。例えば、本実施形態では、2chや5.1chあるいは7.1chの各フォーマットに対応するオーディオデータが含まれるものとする。
The
デコード処理部14は、5.1ch等の所定のチャネル成分を有する符号化されたオーディオデータがディスク読取部12から入力され、このオーディオデータをデコード処理する。例えば、5.1chのオーディオデータが入力されると、このオーディオデータをデコード処理して、信号C、信号L、信号R、信号Ls、信号Rsを生成する。また、7.1chのオーディオデータが入力されると、このオーディオデータをデコード処理して、信号C、信号L、信号R、信号Ls、信号Rs、信号Lb、信号Rbを生成する。なお、信号C、信号L、信号R、信号Ls、信号Rs、信号Lb、信号Rbのそれぞれは、センターチャネル、左チャネル、右チャネル、左サラウンドチャネル、右サラウンドチャネル、左バックチャネル、右バックチャネルのそれぞれに対応する。また、2chのオーディオデータが入力されると、このオーディオデータをデコード処理して信号L、信号Rを生成する。
The
図3は、ITU−Rで規定されるスピーカ配置を示す図である。ブルーレイ・ディスクなどに記録された5.1chや7.1chのサラウンド音は、スタジオに設置されたモニタ試聴環境によって調整される。そのときのスピーカ配置が図3に示した配置となる。ITU−Rでは、聴取位置から各スピーカまでの距離は1.5m(Small Room)あるいは4.0m(Large Room)が理想とされ、これらの条件下で音作りがなされる。しかし、車室内ではこれらの距離を保つことは不可能であり、車室内の形状にあわせて単にスピーカを配置しただけではオーディオ再生に不安定さが残る。本発明によりこの点が改善される。 FIG. 3 is a diagram showing a speaker arrangement defined by ITU-R. The 5.1ch or 7.1ch surround sound recorded on a Blu-ray disc or the like is adjusted according to the monitor listening environment installed in the studio. The speaker arrangement at that time is the arrangement shown in FIG. In ITU-R, the ideal distance from the listening position to each speaker is 1.5 m (Small Room) or 4.0 m (Large Room), and sound is created under these conditions. However, it is impossible to maintain these distances in the vehicle interior, and instability remains in audio reproduction simply by arranging speakers according to the shape of the vehicle interior. This point is improved by the present invention.
ダウンミックス処理部16は、所定チャネル数のオーディオ信号に対して各チャネルの信号を合成するダウンミックス処理を行って、左右1組の中間オーディオ信号としてのステレオ信号L0、R0を生成する。図4は、ダウンミックス処理部16の詳細構成を示す図である。このダウンミックス処理部16には、5.1chあるいは7.1chに対応した信号(上述した信号C、信号L、信号R等)が入力される。
図4に示すように、ダウンミックス処理部16は、9個の乗算器161〜169と、6個の加算器171〜176を備えている。乗算器161は、入力される信号Lsをa倍して出力する。乗算器162は、入力される信号Rsをa倍して出力する。乗算器163は、入力される信号Lbをb倍して出力する。乗算器164は、入力される信号Rbをb倍して出力する。加算器171は、乗算器161から出力される信号(a×Ls)と乗算器163から出力される信号(b×Lb)を加算した信号Ls’を出力する。加算器172は、乗算器162から出力される信号(a×Rs)と乗算器164から出力される信号(b×Rb)を加算した信号Rs’を出力する。
As shown in FIG. 4, the
乗算器165は、入力される信号Cを0.707(−3dB)倍して出力する。乗算器166は、加算器171から出力される信号Ls’を0.707(−3dB)倍して出力する。乗算器167は、加算器172から出力される信号Rs’を0.707(−3dB)倍して出力する。加算器173は、信号Lと乗算器165から出力される信号(0.707×C)を加算する。加算器174は、信号Rと乗算器165から出力される信号(0.707×C)を加算する。加算器175は、加算器173から出力される信号(L+0.707×C)と乗算器166から出力される信号(0.707×Ls’)を加算する。加算器176は、加算器174から出力される信号(R+0.707×C)と乗算器167から出力される信号(0.707×Rs’)を加算する。
The
乗算器168は、加算器175から出力される信号を0.707(−3dB)倍した信号L0を出力する。乗算器169は、加算器176から出力される信号を0.707(−3dB)倍した信号R0を出力する。このようにして生成される信号L0、R0は、以下のようになる。
The
L0 =0.707×((L+0.707×C)+(0.707×Ls’))
=0.707×((L+0.707×C)
+(0.707×(a×Ls+b×Lb))) ・・・(1)
R0 =0.707×((R+0.707×C)+(0.707×Rs’))
=0.707×((R+0.707×C)
+(0.707×(a×Rs+b×Rb))) ・・・(2)
ところで、乗算器161〜164の乗数a、bは、5.1chと7.1chとでは異なる値が用いられる。具体的には、5.1chの場合は、a=1.0、b=0である。また、7.1chの場合には、a=0.5、b=0.5である。なお、7.1chについては、信号Ls、Rsと信号Lb、Rbとを均等に合成する場合を仮定してa=0.5、b=0.5としたが、ダウンミックスの方式によってはその比率を異ならせる場合もあり、その場合にはaとbの値を変更するようにしてもよい。
L 0 = 0.707 × ((L + 0.707 × C) + (0.707 × Ls ′))
= 0.707 x ((L + 0.707 x C)
+ (0.707 × (a × Ls + b × Lb))) (1)
R 0 = 0.707 × ((R + 0.707 × C) + (0.707 × Rs ′))
= 0.707 x ((R + 0.707 x C)
+ (0.707 × (a × Rs + b × Rb))) (2)
By the way, different values are used for the multipliers a and b of the
これらの値を(1)式、(2)式に代入すると、
5,1chの場合には、以下のようになる。
Substituting these values into equations (1) and (2),
In the case of 5 and 1ch, it is as follows.
L0 =0.707×(L+0.707×C+0.707×Ls) ・・・(3)
R0 =0.707×(R+0.707×C+0.707×Rs) ・・・(4)
7.1chの場合には、以下のようになる。
L 0 = 0.707 × (L + 0.707 × C + 0.707 × Ls) (3)
R 0 = 0.707 × (R + 0.707 × C + 0.707 × Rs) (4)
In the case of 7.1ch, it is as follows.
L0 =0.707×(L+0.707×C+0.707×(Ls+Lb)/2)
・・・(5)
R0 =0.707×(R+0.707×C+0.707×(Rs+Rb)/2)
・・・(6)
なお、2chの場合は、デコード処理部14から入力される信号Lと信号Rのみが出力され、それ以外の成分が加算されずに、これらの信号L、Rのそれぞれが乗算器168あるいは乗算器169で0.707(−3dB)倍されて信号L0あるいは信号R0として出力される。
L 0 = 0.707 × (L + 0.707 × C + 0.707 × (Ls + Lb) / 2)
... (5)
R 0 = 0.707 × (R + 0.707 × C + 0.707 × (Rs + Rb) / 2)
... (6)
In the case of 2ch, only the signal L and the signal R input from the
無相関化処理部20は、ダウンミックス処理部16から出力される1組の信号L0、R0を用いて無相関化処理を行う。図5は、無相関化処理部20の詳細構成を示す図である。図5に示すように、無相関化処理部20は、サラウンドL生成部210、サラウンドR生成部220、C生成部230を備えている。
The
サラウンドL生成部210は、ダウンミックス処理部16から出力される信号L0、R0を用いてサラウンドL信号(信号SL)を生成する。このために、サラウンドL生成部210は、FIRフィルタ211、適応フィルタ(ADF)212、加算器213、LMSアルゴリズム処理部214を備えている。FIRフィルタ211は、遅延回路(遅延手段)として用いられており、入力される信号L0をタップ数に応じた時間だけ遅延して出力する。適応フィルタ212は、FIRフィルタと同じ構成を有しており、入力される信号R0に対して所定のタップ係数Wを乗算して出力する。加算器213は、加算手段であって、FIRフィルタ211から出力される信号L0から適応フィルタ212から出力される信号を減算し、エラー信号eLを出力する。LMSアルゴリズム処理部214は、LMSアルゴリズム処理手段であって、LMSアルゴリズムを用いて、加算器213から出力されるエラー信号eLのパワーが最小となるように適応フィルタ212のフィルタ係数を可変する。また、加算器213から出力されるエラー信号eLは、そのまま信号SLとして取り出される。
The surround
図6は、適応フィルタ212の詳細構成を示す図である。図6に示すように、適応フィルタ212は、複数の遅延素子215と、それぞれの遅延素子215に保持された信号に対して可変のフィルタ係数を乗算する乗算器216と、それぞれの乗算器216の出力を加算する加算器217とを備えている。複数の乗算器216のそれぞれのフィルタ係数(乗数)の値は、LMSアルゴリズム処理部214によって更新される。
FIG. 6 is a diagram illustrating a detailed configuration of the
LMSアルゴリズム処理部214は、加算器213から出力されるエラー信号eLのパワーが最小となるように適応フィルタ212のフィルタ係数の値を更新しており、適応フィルタ212では入力された信号R0の成分の内の信号L0と相関の高い成分を抽出するようにフィルタ係数の値が更新される。すなわち、LMSアルゴリズム処理部214には、信号R0と加算部213から出力されるエラー信号eLとが入力されており、これら信号R0とエラー信号eLがLMSアルゴリズムによって処理されることにより、LMSアルゴリズム処理部214から適応フィルタ212内の各乗算器216に対してフィルタ係数の更新指令が出力され、各遅延素子215に保持された信号に重畳されるフィルタ係数の値が変更される。
The LMS
このように、適応フィルタ212によって信号R0の中のLS信号と相関の高い成分が抽出され、この成分が加算器213によって信号L0から減算されている。したがって、加算器213から出力されるエラー信号eLは、信号L0の中で信号R0と相関の高くない成分のみが含まれることになり、これをサラウンドL信号として用いている。
Thus, the
ところで、LMSアルゴリズムは、瞬時自乗誤差を評価量としたアルゴリズムであり、LMSアルゴリズム処理部214は、以下の式にしたがってフィルタ係数Wの値を更新する。
Incidentally, the LMS algorithm is an algorithm using an instantaneous square error as an evaluation amount, and the LMS
W(n+1)=W(n)+2μ・eL(n)・R0(n) ・・・(7)
ここで、μはステップサイズパラメータであり、この値を大きく設定することによりフィルタ係数Wの収束が速くなり、反対にこの値を小さく設定することによりフィルタ係数Wの収束が遅くなる。
W (n + 1) = W (n) +2 μ · e L (n) · R 0 (n) (7)
Here, μ is a step size parameter. When this value is set larger, the convergence of the filter coefficient W becomes faster. Conversely, when this value is set smaller, the convergence of the filter coefficient W becomes slower.
同様に、サラウンドR成部220は、ダウンミックス処理部16から出力される信号L0、R0を用いてサラウンドR信号(信号SR)を生成する。このために、サラウンドR生成部220は、FIRフィルタ221、適応フィルタ(ADF)222、加算器223、LMSアルゴリズム処理部224を備えている。FIRフィルタ221は、遅延回路(遅延手段)として用いられており、入力される信号R0をタップ数に応じた時間だけ遅延して出力する。適応フィルタ222は、FIRフィルタと同じ構成を有しており、入力される信号L0に対して所定のタップ係数Wを乗算して出力する。加算器223は、加算手段であって、FIRフィルタ221から出力される信号R0から適応フィルタ222から出力される信号を減算し、エラー信号eRを出力する。LMSアルゴリズム処理部224は、LMSアルゴリズム処理手段であって、LMSアルゴリズムを用いて、加算器223から出力されるエラー信号eRのパワーが最小となるように適応フィルタ222のフィルタ係数を可変する。また、加算器223から出力されるエラー信号eRは、そのまま信号SRとして取り出される。
Similarly, the surround
LMSアルゴリズム処理部224は、加算器223から出力されるエラー信号eRのパワーが最小となるように適応フィルタ222のフィルタ係数の値を更新しており、適応フィルタ222では入力された信号L0の成分の内の信号R0と相関の高い成分を抽出するようにフィルタ係数の値が更新される。すなわち、LMSアルゴリズム処理部224には、信号L0と加算器223から出力されるエラー信号eRとが入力されており、これらの信号L0とエラー信号eRがLMSアルゴリズムによって処理されることにより、LMSアルゴリズム処理部224から適応フィルタ222内の各乗算器に対してフィルタ係数の更新指令が出力され、各遅延素子に保持された信号に重畳されるフィルタ係数の値が変更される。
The LMS
このように、適応フィルタ222によって信号L0の中の信号R0と相関の高い成分が抽出され、この成分が加算器223によって信号L0から減算されている。したがって、加算器223から出力されるエラー信号eRは、信号R0の中で信号L0と相関の高くない成分のみが含まれることになり、これをサラウンドR信号として用いている。
Thus, the
LMSアルゴリズムは、瞬時自乗誤差を評価量としたアルゴリズムであり、LMSアルゴリズム処理部224は、以下の式にしたがってフィルタ係数Wの値を更新する。
The LMS algorithm is an algorithm using the instantaneous square error as an evaluation amount, and the LMS
W(n+1)=W(n)+2μ・eR(n)・L0(n) …(8)
ここで、μはステップサイズパラメータであり、この値を大きく設定することによりフィルタ係数Wの収束が速くなり、反対にこの値を小さく設定することによりフィルタ係数Wの収束が遅くなる。
W (n + 1) = W (n) +2 μ · e R (n) · L 0 (n) (8)
Here, μ is a step size parameter. When this value is set larger, the convergence of the filter coefficient W becomes faster. Conversely, when this value is set smaller, the convergence of the filter coefficient W becomes slower.
C生成部230は、サラウンドL信号生成部210内の適応フィルタ212とサラウンドR信号生成部220内の適応フィルタ222の各出力信号を用いてセンター信号(信号C0)を生成する。このために、C生成部230は、乗算器231、232、加算器233を備えている。乗算器231の乗数は0.5に設定されており、サラウンドL生成部210内の適応フィルタ212から出力される信号を0.5倍する。乗算器232の乗数は0.5に設定されており、サラウンドR生成部220内の適応フィルタ222から出力される信号を0.5倍する。加算器233は、2つの乗算器231、232の各出力信号を加算して出力する。この出力信号は、センター信号C0として取り出される。
The
図7は、無相関化処理部20から出力される5種類の信号C0、L0、R0、SL、RLと5.1chあるいは7.1chのオーディオフォーマットの各信号(デコード処理部14から出力されてダウンミックス処理部16に入力される5種類あるいは7種類の信号)との関係を示す図である。
FIG. 7 shows five types of signals C 0 , L 0 , R 0 , SL, RL and 5.1 ch or 7.1 ch audio format signals output from the decorrelation processing unit 20 (from the decoding processing unit 14). It is a figure which shows the relationship with the 5 types or 7 types of signal which are output and input into the
ミックス処理部30は、無相関化処理部20から出力される各信号に対して重み付けを行った後に合成するミックス処理を行い、4種類の信号L-out、R-out、Ls-out、Rs-outを生成する。信号Ls-out、Rs-outが合成サラウンド信号に、信号L-outが左信号に、信号R-outが右信号にそれぞれ対応する。図8は、ミックス処理部30の詳細構成を示す図である。図8に示すように、ミックス処理部30は、7個の乗算器31、32、33、34、37、38、39と4個の加算器35、36、41、42を備える。乗算器31は、乗数(重み付け係数)がg1に設定されており、無相関化処理部20内のサラウンドL生成部210から出力される信号L0をg1倍して出力する。乗算器32は、乗数(重み付け係数)がg1に設定されており、無相関化処理部20内のサラウンドR生成部220から出力される信号R0をg1倍して出力する。乗算器33は、乗数(重み付け係数)がg2に設定されており、無相関化処理部20内のサラウンドL生成部210から出力される信号SLをg2倍して出力する。乗算器34は、乗数(重み付け係数)がg2に設定されており、無相関化処理部20内のサラウンドR生成部220から出力される信号SRをg2倍して出力する。加算器35は、乗算器31、33の各出力信号を加算した信号Ls-out(=g1×L0+g2×SL)を出力する。加算器36は、乗算器32、34の各出力信号を加算した信号Rs-out(=g1×R0+g2×SR)を出力する。
The
また、乗算器37は、乗数(重み付け係数)がg3に設定されており、無相関化処理部20内のサラウンドL生成部210から出力される信号L0をg3倍して出力する。乗算器38は、乗数(重み付け係数)がg3に設定されており、無相関化処理部20内のサラウンドR生成部220から出力される信号R0をg3倍して出力する。乗算器39は、乗数(重み付け係数)がg4に設定されており、無相関化処理部20内のC生成部230から出力される信号C0をg4倍して出力する。加算器41は、乗算器37、39の各出力信号を加算した信号L-out(=g3×L0+g4×C0)を出力する。加算器42は、乗算器38、39の各出力信号を加算した信号R-out(=g3×R0+g4×C0)を出力する。上述した乗数g1、g2、g3、g4は、入力されるオーディオデータのフォーマットに応じた値が可変設定される。
Also, the multiplier 37, the multiplier (weighting coefficient) is set to g3, the signal L 0, which is outputted from the surround
EQ処理部40は、ミックス処理部30から出力される4種類の信号L-out、R-out、Ls-out、Rs-outに対して、音質制御処理としてのイコライジング処理を行う。これにより、例えば低音強調などが行われる。本実施形態の無相関化処理部20、ミックス処理部30、EQ処理部40は、DSP(デジタルシグナルプロセッサ)によって容易に実現することができる。
The
制御部50は、オーディオ装置全体の動作を制御する。また、制御部50は、5.1chや7.1chあるいは2chなどのオーディオフォーマットを示す識別信号が入力されると、オーディオフォーマットに応じて、無相関化処理部20内のサラウンドL生成部210およびサラウンドR生成部220に対して指示を送って、LMSアルゴリズム処理部214、224によってフィルタ係数Wの値を更新するためのステップサイズパラメータμの値を変更するとともに、ミックス処理部30に対して指示を送って、乗算器31〜34、37〜39の各乗数g1、g2、g3、g4の値を変更する。
The
デジタル−アナログ変換器60は、EQ処理部40によってイコライジング処理された後の信号L-out、R-out、Ls-out、Rs-outをアナログ信号に変換する。これらの信号は、アンプ62によって増幅された後、4つのスピーカ70、72、74、76から出力される。スピーカ70は、車室内の前方左側に設置されており、信号L-outに対応したオーディオ音を出力する。スピーカ72は、車室内の前方右側に設置されており、信号R-outに対応したオーディオ音を出力する。スピーカ74は、車室内の後方左側に設置されており、信号Ls-outに対応したオーディオ音を出力する。スピーカ76は、車室内の後方右側に設置されており、信号Rs-outに対応したオーディオ音を出力する。
The digital-
上述したダウンミックス処理部16がダウンミックス処理手段に、無相関化処理部20がサラウンド信号生成手段に、ミックス処理部30が合成手段に、制御部50が制御手段にそれぞれ対応する。
The
本実施形態のオーディオ装置はこのような構成を有しており、次に、5.1chと7.1chの各フォーマットに対応する設定動作について説明する。図7に示したように、無相関化処理部20によって生成される信号SL、SRに着目すると、5.1フォーマットの信号L0、R0に比べて、7.1chフォーマットの信号L0、R0の方が、バック成分(信号Lb、Rb)を多く含んでいるため、信号SL、SR間の相関が低くなることがわかる。また、7.1chフォーマットの場合には、音の表現がより多様化するため、信号Lsと信号Lb(あるいは信号RsとRb)が常に同じレベルで出力されるとは限らず、7.1chフォーマットの場合は、5.1chフォーマットの場合に比べて、信号SLや信号SRの出力の方が小さくなってしまうことが考えられる。
The audio apparatus according to the present embodiment has such a configuration. Next, a setting operation corresponding to each format of 5.1ch and 7.1ch will be described. As shown in FIG. 7, focusing on the signals SL and SR generated by the
また、C成分(信号C0)については、非ダウンミックスのステレオ音源に比べ、ダウンミックス処理の時点でC成分のレベルが小さくなる傾向にある。しかも、図3に示したスピーカ配置(再生音場)を考えた場合、音の総和を1つの基準にすると、チャネル数が多い方が1チャネル当たりの信号レベルは小さくなる。これらを考慮して、本実施形態では、信号L0や信号R0に信号C0を合成する割合(乗数g4)を大きく、具体的にはg4の値を0.5以上に設定する。また、C成分の音が他の成分に比べて小さくなる傾向は、5.1chの場合よりも7.1chの場合の方が大きいため、7.1chの場合の乗数g4の値を5.1chの場合に比べて大きくするようにしてもよい。 In addition, regarding the C component (signal C 0 ), the level of the C component tends to be lower at the time of the downmix process than the non-downmix stereo sound source. In addition, when the speaker arrangement (reproduction sound field) shown in FIG. 3 is considered, the signal level per channel becomes smaller as the number of channels is larger when the sum of sounds is taken as one reference. Considering these, in the present embodiment, a large proportion (multiplier g4) combining signals C 0 to the signal L 0 and the signal R 0, in particular to set the value of g4 0.5 or more. In addition, since the tendency of the C component sound to be smaller than the other components is larger in the case of 7.1 ch than in the case of 5.1 ch, the value of the multiplier g4 in the case of 7.1 ch is set to 5.1 ch. You may make it enlarge compared with the case of.
以上の点を考慮して、5.1フォーマットと7.1cnフォーマットの違いを明確にするために、本実施形態では、以下の設定が行われている。
(1)無相関化処理後のミックス処理において、信号SL、RSをミックスするレベル(重み付け係数g2)を、5.1フォーマットに比べて7.1chフォーマットの場合に大きくする。
(2)2chのステレオ音源に比べて、信号C0をミックスするレベル(重み付け係数g4)を大きくする。
(3)無相関化処理の適応スピードを速くするために、ステップサイズパラメータμの値を、5.1フォーマットに比べて7.1chフォーマットの場合に大きくする。
Considering the above points, in order to clarify the difference between the 5.1 format and the 7.1cn format, the following settings are performed in the present embodiment.
(1) In the mix process after the decorrelation process, the level (weighting coefficient g2) for mixing the signals SL and RS is increased in the 7.1ch format as compared with the 5.1 format.
(2) The level at which the signal C 0 is mixed (weighting coefficient g4) is increased as compared with the 2ch stereo sound source.
(3) In order to increase the adaptation speed of the decorrelation processing, the value of the step size parameter μ is increased in the 7.1ch format as compared with the 5.1 format.
例えば、5.1chフォーマットの場合には、各値が以下のように設定される。 For example, in the 5.1ch format, each value is set as follows.
μ=0.0003
g1=0.5(−6dB)
g2=0.5(−6dB)
g3=0.707(−3dB)
g4=0.5〜0.707
一方、7.1chフォーマットの場合には、各値が以下のように設定される。
μ = 0.0003
g1 = 0.5 (−6 dB)
g2 = 0.5 (-6 dB)
g3 = 0.707 (-3 dB)
g4 = 0.5 to 0.707
On the other hand, in the 7.1ch format, each value is set as follows.
μ=0.0005
g1=0.5(−6dB)
g2=0.707(−3dB)
g3=0.707(−3dB)
g4=0.707(−3dB)
なお、比較のために、2chフォーマットの各値を示すと、以下のようになる。
μ = 0.0005
g1 = 0.5 (−6 dB)
g2 = 0.707 (-3 dB)
g3 = 0.707 (-3 dB)
g4 = 0.707 (-3 dB)
For comparison, each value in the 2ch format is shown as follows.
μ=0.0003
g1=0.5(−6dB)
g2=0.5(−6dB)
g3=1.0(0dB)
g4=0.0
上述した各値は一例であって、g1〜g4については0以上1以下の範囲で値の変更が可能である。また、μについては1以下の非常に小さな値であって変更が可能である。
μ = 0.0003
g1 = 0.5 (−6 dB)
g2 = 0.5 (-6 dB)
g3 = 1.0 (0 dB)
g4 = 0.0
Each value mentioned above is an example, and about g1-g4, a value can be changed in the range of 0 or more and 1 or less. Further, μ is a very small value of 1 or less and can be changed.
このように、本実施形態のオーディオ装置では、5.1chフォーマットや7.1chフォーマットのオーディオ再生を行う際に、各フォーマットに対応するオリジナルの信号に対してダウンミックス処理を行った後に無相関化処理を行ってリア側のスピーカ74、76に入力する信号Ls-out、Rs-outを生成しており、定位の偏りをなくすことができ、再生音に違和感が生じることを防止することができる。特に、ミックス処理を行う際の信号SL、SRをミックスするレベル(重み付け係数g2)を、5.1フォーマットに比べて7.1chフォーマットの場合に大きくすることにより、7.1chフォーマットに特有なバック成分(信号Lb、Rb)による定位の偏りを調整することができる。
As described above, in the audio apparatus according to the present embodiment, when performing audio reproduction in 5.1ch format or 7.1ch format, decorrelation is performed after downmix processing is performed on the original signal corresponding to each format. Processing is performed to generate the signals Ls-out and Rs-out to be input to the
また、各フォーマットにしたがってオリジナルの信号に対してダウンミックス処理を行った後に無相関化処理を行う際のステップサイズパラメータμの値を5.1chフォーマットと7.1chフォーマットとで異ならせることにより、チャネル数に応じたオーディオ再生の違いを表現することができる。特に、7.1chフォーマットのオーディオ再生を行う際のステップサイズパラメータμをより大きな値に設定することにより、適応スピードが速くなって、多くのチャネル成分の信号を再生音に反映させる時間が短くなり、多様化した音の表現に対応することが可能となる。 Further, by making the value of the step size parameter μ when performing the decorrelation processing after performing the downmix processing on the original signal according to each format between the 5.1ch format and the 7.1ch format, Differences in audio playback according to the number of channels can be expressed. In particular, by setting the step size parameter μ when performing 7.1ch format audio playback to a larger value, the adaptation speed becomes faster and the time for reflecting many channel component signals in the playback sound is shortened. It is possible to cope with diversified sound expressions.
また、信号C0をミックスするレベル(重み付け係数g4の値)を0.5以上に設定することにより、5.1chや7.1chの場合にセンタースピーカに対応する音像が小さくなることを防止することができる。また、信号C0をミックスするレベル(重み付け係数g4の値)を、5.1chに比べて7.1chの方を大きくすることにより、チャネル数が多い7.1チャネルに変更した場合に、センタースピーカに対応する音像が小さくなることを防止することができる。 Further, by setting the level for mixing the signal C 0 (value of the weighting coefficient g4) to 0.5 or more, it is possible to prevent the sound image corresponding to the center speaker from becoming small in the case of 5.1ch or 7.1ch. be able to. Further, when the level for mixing the signal C 0 (value of the weighting coefficient g4) is changed to 7.1 channel having a larger number of channels by increasing 7.1 channel than 5.1 channel, the center is changed. It is possible to prevent the sound image corresponding to the speaker from becoming small.
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。上述した実施形態は、主に5.1chと7.1chの各オーディオフォーマットについて説明したが、他のオーディオフォーマットについても本発明を適用することができる。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation implementation is possible within the range of the summary of this invention. In the above-described embodiment, the 5.1ch and 7.1ch audio formats have been mainly described. However, the present invention can also be applied to other audio formats.
上述したように、本発明によれば、各オーディオフォーマットに対応するオーディオ信号に対してダウンミックス処理を行った後に無相関化処理を行って左右1組のサラウンド信号を生成することにより、チャネル数よりも少ないスピーカを用いて車室内でオーディオ再生を行う場合の定位の偏りをなくすことができ、再生音に違和感が生じることを防止することができる。 As described above, according to the present invention, by performing a downmix process on an audio signal corresponding to each audio format and then performing a decorrelation process to generate a set of left and right surround signals, It is possible to eliminate the localization bias when audio reproduction is performed in the vehicle interior using fewer speakers, and it is possible to prevent the playback sound from feeling uncomfortable.
10 ディスク読取装置
20 無相関化処理部
30 ミックス処理部
40 EQ処理部
50 制御部
12 ディスク読取部
14 デコード処理部
16 ダウンミックス処理部
210 サラウンドL生成部
220 サラウンドR生成部
230 C生成部
211、221 FIRフィルタ
212、222 適応フィルタ(ADF)
DESCRIPTION OF
Claims (8)
所定のオーディオフォーマットに対応するオーディオ信号に対して各チャネルの信号を合成するダウンミックス処理を行って左右1組の中間オーディオ信号を生成するダウンミックス処理手段と、
前記1組の中間オーディオ信号のそれぞれに対して、所定のステップサイズパラメータの適応アルゴリズムを用いた無相関化処理を行うことによって低相関な左右1組のサラウンド信号と高相関なセンター信号とを生成するサラウンド信号生成手段と、
前記中間オーディオ信号と前記サラウンド信号に対して重み付けを行った後に合成して合成サラウンド信号を生成する処理を左右別々に行うとともに、前記中間オーディオ信号と前記センター信号に対して重み付けを行った後に合成して左信号および右信号を生成する処理を左右別々に行う合成手段と、
複数のオーディオフォーマットのそれぞれに対応して、前記ステップサイズパラメータの値と、前記合成手段による重み付けに用いる係数の値を設定する制御手段と、
を備え、前記合成手段によって合成された左右1組の合成サラウンド信号と左信号および右信号とを別々のスピーカから出力することを特徴とするオーディオ装置。 An audio device that performs audio playback using a smaller number of speakers than the number of channels,
Downmix processing means for performing downmix processing for synthesizing the signals of the respective channels with respect to an audio signal corresponding to a predetermined audio format to generate a set of left and right intermediate audio signals;
A pair of low-correlated left and right surround signals and a highly correlated center signal are generated by performing decorrelation processing using an adaptive algorithm with a predetermined step size parameter for each of the pair of intermediate audio signals. Surround signal generating means for
The intermediate audio signal and the surround signal are weighted and then combined to generate a combined surround signal separately, and the intermediate audio signal and the center signal are weighted and combined. And a combining means for separately performing left and right processing for generating the left signal and the right signal,
Corresponding to each of a plurality of audio formats, a control means for setting a value of the step size parameter and a value of a coefficient used for weighting by the synthesizing means,
An audio apparatus comprising: a pair of left and right synthesized surround signals synthesized by the synthesizing means, and a left signal and a right signal output from separate speakers.
前記サラウンド信号生成手段は、左右1組の前記中間オーディオ信号を用いて、一方の信号の中の他方の信号と相関の高い成分を抽出して他方の信号から差し引く処理を、左右の前記中間オーディオ信号を入れ替えて行うことにより、左右1組の前記サラウンド信号を生成するとともに、
前記サラウンド信号生成手段は、前記適応アルゴリズムを用いて適応フィルタのフィルタ係数を更新することにより、前記相関の高い成分を抽出して前記センター信号を生成し、
前記制御手段は、前記フィルタ係数の更新を行う際に用いられる前記ステップサイズパラメータの値を設定することを特徴とするオーディオ装置。 In claim 1,
The surround signal generating means performs a process of extracting a component having a high correlation with the other signal in one signal by using the pair of left and right intermediate audio signals and subtracting the component from the other signal. By changing the signals, the left and right sets of the surround signal are generated,
The surround signal generating means extracts the highly correlated component by updating the filter coefficient of the adaptive filter using the adaptive algorithm, and generates the center signal.
The audio apparatus according to claim 1, wherein the control means sets a value of the step size parameter used when the filter coefficient is updated.
前記複数のオーディオフォーマットは、互いにチャネル数が異なっていることを特徴とするオーディオ装置。 In claim 1 or 2,
The audio apparatus according to claim 1, wherein the plurality of audio formats have different numbers of channels.
前記複数のオーディオフォーマットには、5.1チャネルおよび7.1チャネルの各オーディオフォーマットが含まれることを特徴とするオーディオ装置。 In claim 3,
The audio apparatus according to claim 5, wherein the plurality of audio formats include 5.1 channel and 7.1 channel audio formats.
前記ステップサイズパラメータは、5.1チャネルのオーディオデータに対応する値よりも7.1チャネルのオーディオデータに対応する値の方が大きいことを特徴とするオーディオ装置。 In claim 4,
The audio apparatus according to claim 1, wherein the step size parameter has a larger value corresponding to 7.1 channel audio data than a value corresponding to 5.1 channel audio data.
前記合成サラウンド信号を生成するために行われる前記サラウンド信号に対応する重み付けは、5.1チャネルのオーディオデータに対応する値よりも7.1チャネルのオーディオデータに対応する値の方が大きいことを特徴とするオーディオ装置。 In claim 4 or 5,
The weighting corresponding to the surround signal performed to generate the synthesized surround signal is greater in the value corresponding to 7.1 channel audio data than the value corresponding to 5.1 channel audio data. Features audio equipment.
前記センター信号を生成するために行われる前記センター信号に対応する重み付けの値を0.5以上に設定することを特徴とするオーディオ装置。 In any one of Claims 4-6,
An audio apparatus, wherein a weighting value corresponding to the center signal performed to generate the center signal is set to 0.5 or more.
前記センター信号を生成するために行われる前記センター信号に対応する重み付けは、5.1チャネルのオーディオデータに対応する値よりも7.1チャネルのオーディオデータに対応する値の方が大きいことを特徴とするオーディオ装置。 In any one of Claims 4-7,
The weighting corresponding to the center signal performed to generate the center signal has a value corresponding to 7.1 channel audio data larger than a value corresponding to 5.1 channel audio data. An audio device.
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