JP3700254B2 - 映像音声再生装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＤＶＤ（デジタルビデオディスク）などの映像音声を再生する映像音声再生装置に関するもので、特に、マルチチャンネル音声信号の通常のチャンネルでの再生または３チャンネルでの再生が共用できるようにするための改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＤＶＤの音声を再生する方式としては、２ｃｈステレオ方式とドルビー研究所から提案された完全５ｃｈ構成のＡＣ−３マルチチャンネル方式及び他のマルチチャンネル方式がある。２ｃｈステレオ再生においても２チャンネルステレオ信号の他にセンターチャンネル信号成分を生成して中央に設けたスピーカから再生するようにする場合があり、中央のスピーカを設けている３ｃｈの再生環境が整いつつある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、映像音声を再生する上で、マルチチャンネル音声信号の３チャンネルでの再生または５チャンネルでの再生に互換性が得られ易く、かつ後方のスピーカが用意されていない場合にも元の音場を復元しやすい映像音声再生装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る映像音声再生装置は、左右一対のリアサラウンド信号を含む映像音声のマルチチャンネル音声信号を受聴者に対し略左右対称な前方位置に配置した一対のスピーカ及びそれらスピーカの中央に配置したスピーカから再生するようにした映像音声再生装置において、前記マルチチャンネル音声信号を復調分離する復調器と、前記復調器で復調分離された左右一対のリアサラウンド信号の各チャンネル毎に頭部伝達関数に基づいたフィルタ係数が設定されたコンボルバを有し受聴者に対し略左右対称な後方位置にそれぞれ音像定位させるべくフィルタ処理して出力する音像定位手段、前記復調器で復調分離された２チャンネルのステレオ信号を加算してセンターチャンネル信号成分を生成する第１の加算器、この第１の加算器の出力レベルを減衰させる減衰器、前記復調器で復調分離された左右一対の前面ステレオ信号に前記音像定位手段を介した左右一対のリアサラウンド信号をそれぞれ加算した出力を受聴者に対し略左右対称な前方位置に配置した一対のスピーカに供給する第２及び第３の加算器、ステレオ再生時は前記減衰器の出力を選択するとともにＡＣ−３再生時は前記復調器で復調分離されたセンターチャンネル信号を選択して前記中央に配置したスピーカに供給する切り替えスイッチを有する信号処理手段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００５】
また、前記音像定位手段は、フィルタ係数ＨｌとＨｒが
Ｈｌ＝（ＳＦ−ＡＫ）／（Ｓ2−Ａ2）
Ｈｒ＝（ＳＫ−ＡＦ）／（Ｓ2−Ａ2）
（ただし、Ｓは一対のスピーカから受聴者の同じ側の耳までの伝達関数、Ａは一対のスピーカから受聴者の反対側の耳までの伝達関数、Ｆは音像を定位させたい位置から受聴者の同じ側の耳までの伝達関数、Ｋは音像を定位させたい位置から受聴者の反対側の耳までの伝達関数）に設定された一対の音像定位フィルタを前記左右一対のリアサラウンド信号の各チャンネル毎にそれぞれ備えていて、各チャンネル毎にフィルタ係数がＨｌに設定されたフィルタ出力と他チャンネルの異なるフィルタ係数Ｈｒが設定されたフィルタ出力とをそれぞれ加算し、それら一対の加算出力をフィルタ処理された左右一対のリアサラウンド信号として出力することを特徴とするものである。
【０００６】
さらに、前記音像定位手段は、前記左右一対のリアサラウンド信号の和信号を得る第１の加算器と、前記左右一対のリアサラウンド信号の差信号を得る第２の加算器と、フィルタ係数Ｐが
Ｐ＝（Ｆ＋Ｋ）／（Ｓ＋Ａ）
（ただし、Ｓは一対のスピーカから受聴者の同じ側の耳までの伝達関数、Ａは一対のスピーカから受聴者の反対側の耳までの伝達関数、Ｆは音像を定位させたい位置から受聴者の同じ側の耳までの伝達関数、Ｋは音像を定位させたい位置から受聴者の反対側の耳までの伝達関数）に設定され、前記第１の加算器の出力を処理する第１のフィルタと、フィルタ係数Ｎが
Ｎ＝（Ｆ−Ｋ）／（Ｓ−Ａ）
に設定され、前記第２の加算器の出力を処理する第２のフィルタと、前記第１と第２のフィルタで処理された信号の和信号を得る第３の加算器と、前記第１と第２のフィルタで処理された信号の差信号を得る第４の加算器とを備え、前記第３と第４の出力をフィルタ処理された左右一対のリアサラウンド信号として出力することを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
〈第１実施例〉
本発明の最も好ましい実施例を以下説明する。
図１は本発明のＤＶＤ再生装置の第１実施例を示す構成図である。
図１において、１はＡＣ−３または２チャンネルの復調器で、デジタルの信号ストリームを、２チャンネルステレオ信号Ｌ、Ｒ、１チャンネルのセンターチャンネル信号Ｃ及び２チャンネルのリアサラウンド信号ＳＬ、ＳＲの５ｃｈの信号と１００Ｈｚ以下の低域信号とに復調分離する。
通常、前記低域信号はスーパーウーファで再生するかまたは各ｃｈに振り分けたりするが、この実施例では、説明を分かりやすくするために、この低域信号は省略する。
【０００８】
また、２は、前記復調器１で復調分離された２ｃｈのステレオ信号または５ｃｈ構成のＡＣ−３方式の信号を受聴者前方の左右対称な位置に配置された表示手段例えばテレビジョン受像機の２チャンネルのステレオスピーカ３Ｌ、３Ｒ及びこれらスピーカの中央に設けたセンターチャンネルのスピーカ３Ｃとから再生するための信号処理手段を示し、ステレオ再生時またはＡＣ−３再生時のいずれの場合にもスピーカ３Ｌ、３Ｒ及び３Ｃが用いられる。なお、ＡＣ−３再生時は復調器１で復調分離されたＬ、Ｒ、Ｃ、ＳＬ、ＳＲの５ｃｈの信号をそれぞれ図示しないスピーカにより直接再生することもできる。
【０００９】
この信号処理手段２としては、リアサラウンド信号ＳＬ、ＳＲの各チャンネル毎に、頭部伝達関数に基づいた係数が設定された一対のコンボルバを有する左側と右側音像定位フィルタ２１ａと２１ｂ、同様な右側と左側音像定位フィルタ２１ｃと２１ｄを有する音像定位手段を備えるとともに、２チャンネルのステレオ信号ＬとＲを加算してセンターチャンネル信号成分を生成する加算器２１ｅ、その加算器の出力レベルを３ｄＢ減衰させる減衰器２１ｆ、復調器１で復調分離された信号がＬチャンネル信号とＲチャンネル信号の２チャンネルのステレオ再生時にはｐ側の前記減衰器２１ｆの出力を選択し、復調器１で復調分離された信号がＬ、Ｒ、Ｃ、ＳＬ、ＳＲの５チャンネル構成のＡＣ−３再生時にはｑ側の前記復調器１からのセンターチャンネル信号Ｃを選択する切り替えスイッチ２１ｇ、前記復調器１からのステレオ信号のＬチャンネル信号に左側音像定位フィルタ２１ａの出力信号及び右側音像定位フィルタ２１ｃの出力信号を加算する加算器２１ｈ、同様に、前記復調器１からのステレオ信号のＲチャンネル信号に右側音像定位フィルタ２１ｂの出力信号及び左側音像定位フィルタ２１ｄの出力信号を加算する加算器２１ｉを備えている。
【００１０】
ここで、音像定位手段、つまり前記リアサラウンド信号ＳＬ、ＳＲの各チャンネル毎に設けられる左側と右側の一対の音像定位フィルタ２１ａ及び２１ｂ、２１ｄ及び２１ｃとしては、図２に示すように、スピーカからの空間特性をキャンセルするＡＴＡＬ−ＳＣＨＲＯＥＤＥＲ（アタル−シュレーダー）タイプのフィルタを用い、それぞれ受聴者の左側と右側に音像定位するように処理を行い、フロントの２チャンネルステレオ信号Ｌ、Ｒにそれぞれ加算する。さらに、ＡＴＡＬ−ＳＣＨＲＯＥＤＥＲタイプのフィルタについて詳細に説明する。図２は図６に示す音像定位フィルタとクロストークキャンセリングフィルタアレイの組合せを２つの音像用に構成したものである。
【００１１】
すなわち、１チャンネルについて見ると、図６の構成となる。図６の音像定位フィルタ回路の構成は、定位位置の特性Ｆ、Ｋを畳み込む部分である音像定位フィルタと、クロストークキャンセリングフィルタアレイからなり、クロストークキャンセリングフィルタアレイ部分がＡＴＡＬ−ＳＣＨＲＯＥＤＥＲフィルタに相当する。図６において、Ｓはラウドスピーカから同じ側の耳への伝達関数を表し、一方、Ａは反対側の耳への伝達関数を表している。スピーカは受聴者に対して左右対称なので、各スピーカから両耳までの伝達関数も対称となる。
【００１２】
スピーカＬＦ、ＲＦからの出力信号Ｘ’、Ｙ’は、
Ｘ’＝（ＳＸ−ＡＹ）／（Ｓ2−Ａ2）
Ｙ’＝（ＳＹ−ＡＸ）／（Ｓ2−Ａ2）
となる。音像定位を行うには、Ｘ、Ｙの入力に定位させたい方向の伝達関数を畳み込んだ信号を入力する。つまり、Ｘ＝Ｆｘ，Ｙ＝Ｋｘの入力で、
Ｘ’＝〔（ＳＦ−ＡＫ）／（Ｓ2−Ａ2）〕・ｘ＝Ｈｌ・ｘ
Ｙ’＝〔（ＳＫ−ＡＦ）／（Ｓ2−Ａ2）〕・ｘ＝Ｈｒ‐ｘ
となり、音像定位が実現される。フィルタはこのＨｌ、Ｈｒを係数として持つ。
【００１３】
図２に戻り、Ｓは一対のスピーカから受聴者の同じ側の耳までの伝達関数、Ａは一対のスピーカから受聴者の反対側の耳までの伝達関数、Ｆは音像を定位させたい位置から受聴者の同じ側の耳までの伝達関数、Ｋは音像を定位させたい位置から受聴者の反対側の耳までの伝達関数をそれぞれ示している。スピーカは受聴者に対して左右対称なので、各スピーカから同耳までの伝達関数も対称となる。受聴者前方の左右対称な位置に配置される実際のスピーカ３Ｌ、３Ｒからの出力をＸ’、Ｙ’とする。前方の２つのスピーカ３Ｌ、３Ｒにより受聴者の周囲に任意の音像を定位させるためには、定位させる目標の位置から受聴者までの伝達関数Ｆ、Ｋを入力信号に畳み込む処理を行い、次いで前方のスピーカ３Ｌ、３Ｒから受聴者までの空間特性をキャンセルする処理を行う。まず後者の空間特性のキャンセル処理について説明する。
【００１４】
前方の左右対称な位置に配置されたスピーカ３Ｌ、３Ｒによる両耳での出力ｘ、ｙは、
ｘ＝ＳＸ’＋ＡＹ’
ｙ＝ＡＸ’＋ＳＹ’
で示され、この出力がキャンセルフィルタヘの入力Ｘ、Ｙと等しくなるようにしたいので、ｘ、ｙを入力Ｘ、Ｙに置き換え、
Ｘ＝ＳＸ’＋ＡＹ’
Ｙ＝ＡＸ’＋ＳＹ’
と表すことができ、したがって、この式に基づき、入力Ｘ、Ｙに対し、スピーカからの出力Ｘ’、Ｙ’は、
Ｘ’＝（ＳＸ−ＡＹ）／（Ｓ2−Ａ2） （１．１）
Ｙ’＝（ＳＹ−ＡＸ）／（Ｓ2−Ａ2） （１．２）
となる。
【００１５】
次に、定位させたい方向の伝達関数の畳み込みを考える。図２において受聴者後方左側のスピーカ（位置Ｘｐ）から信号ｘを再生すると、受聴者の左耳Ｌ−ｅａｒと右耳Ｒ−ｅａｒにおいて、それそれ伝達関数ＦとＫを畳み込んだ信号ＦｘとＫｘとなる。この信号を上記の入力Ｘ、Ｙに与えれば音像定位が実現できる。
【００１６】
つまり、図２において、Ｘ＝Ｆｘ、Ｙ＝Ｋｘとして式（１．２）に入力すると、
Ｘ’＝〔（ＳＦ−ＡＫ）／（Ｓ2−Ａ2）〕・ｘ＝Ｈｌ・ｘ （２．１）
Ｙ’＝（（ＳＫ−ＡＦ）／（Ｓ2−Ａ2）〕・ｘ＝Ｈｒ・ｘ （２．２）
となる。これで、伝達関数の畳み込みと空間特性のキャンセル処理をフィルタ係数ＨｌとＨｒにまとめたことになる。これは受聴者の後方左側位置Ｘｐにスピーカがある場合なので、図２においてフィルタ係数Ｈｌはフィルタ２１ａを指し、フィルタ係数Ｈｒはフィルタ２１ｂを指し、元の信号ｘをその入力とする。後方右側に別の入力信号ｙの音像を作るには、同様に考えて左右対称なので、フィルタを左右入れ替えて２１ｃ、２１ｄとし入力する。
【００１７】
したがって、音像を受聴者前方の略左右対称な位置の２カ所で定位させるためには、前記リアサラウンド信号ＳＬ、ＳＲの各チャンネル毎に設けられる左側と右側の一対の音像定位フィルタ２１ａ及び２１ｂ、２１ｄ及び２１ｃを、（２．１）及び（２．２）式で示されたＨｌ、Ｈｒをフィルタ係数として持つ４つのＦＩＲフィルタで構成することにより、音像定位を行うことができる。
【００１８】
上述の構成により、図１に示す復調器１から復調分離される信号がＬチャンネルとＲチャンネルの２チャンネルのみのステレオ再生時には、切り替えスイッチ２１ｇをｐ側に切り替えることにより、２チャンネルステレオ信号ＬとＲを加算してセンターチャンネル信号成分を生成する加算器２１ｅの出力が減衰器２１ｆを介してレベルが３ｄＢ落とされ、受聴者に対し略左右対称な前方位置に配置されるテレビなどのステレオスピーカ３Ｌと３Ｒの中央に配置されたセンターチャンネルのスピーカ３Ｃにより再生されるとともに、復調器１から復調分離されたＬチャンネルとＲチャンネルの信号はそれぞれ加算器２１ｈ及び２１ｉを介して前記スピーカ３Ｌ及び３Ｒから再生されることになり、３チャンネルでの再生がなされる。なお、このとき、前記復調器１からはＬチャンネルとＲチャンネルの２チャンネルのみが復調分離され、センターチャンネル信号Ｃとリアサラウンド信号ＳＬ及びＳＲは復調分離されないため、前記加算器２１ｈ及び２１ｉからの出力にはリアサラウンド信号が加算されることはない。
【００１９】
一方、図１に示す復調器１から復調分離される信号がＬ、Ｒ、Ｃ、ＳＬ、ＳＲの５ｃｈの構成でなるＡＣ−３再生時には、切り替えスイッチ２１ｇをｑ側に切り替えることにより、復調器１で復調分離されたセンターチャンネル信号Ｃがそのまま選択されて、ステレオスピーカ３Ｌと３Ｒの中央に配置されたセンターチャンネルのスピーカ３Ｃにより再生されるとともに、２チャンネルのステレオ信号Ｌ及びＲは、加算器２１ｈ及び２１ｉを介して受聴者に対し略左右対称な前方位置に配置されるテレビなどのステレオスピーカ３Ｌ及び３Ｒによりそのまま再生され、また、リアサラウンド信号ＳＬ及びＳＲは、図２に示すようなＡＴＡＬ−ＳＣＨＲＯＥＤＥＲタイプのフィルタを用いた左側と右側の一対の音像定位フィルタ２１ａ及び２１ｂと、２１ｃ及び２１ｄを介してそれぞれ受聴者の左側と右側に音像定位するように処理を行い、加算器２１ｈ及び２１ｉを介してフロントの２チャンネルステレオ信号Ｌ及びＲに加算されることになり、受聴者は前方のテレビを見ながら５ｃｈの音像に囲まれその移動音を楽しめる。特に、リアサラウンド信号ＳＬ、ＳＲが別々の信号であるため高い臨場感が得られる。
【００２０】
このように、切り替えスイッチ２１ｇの切り替えによって、映像音声を再生する上で、マルチチャンネル音声信号の３チャンネルでの再生または５チャンネルでの再生に互換性が得られ易く、かつ後方のスピーカが用意されていない場合にも元の音場を復元しやすいものとなる。
【００２１】
すなわち、図３（Ａ）に示すように、テレビジョン受像機ＴＶの両側に一対のスピーカ３Ｌ、３Ｒを設けるとともにそれらスピーカの間にスピーカ３Ｃを設けるだけで、図３（Ｂ）に示すような位置からリアサラウンド信号ＳＬ、ＳＲが再生されて、リア用のスピーカを設置することなく、フロントからのステレオ信号及びセンタチャンネル信号、後方に定位したリア用のステレオ信号（リアサラウンド）により、立体的なサラウンド音声を再生できる。
【００２２】
〈第２実施例〉
次に、図４は本発明のＤＶＤ再生装置の第２実施例を示す構成図である。
上述した第１実施例においては、リアサラウンド信号ＳＬ、ＳＲに対して各チャンネル毎にそれぞれ一対の音像定位処理を行うフィルタを必要とするので、つまり、音像を２カ所に定位させるために４つのフィルタが必要となり、ハードウエア規模が大きくなってしまい、テレビジョン受像機のような民生品に利用できなくなる。この第２実施例においては、受聴者の頭部を左右対称に分ける正中面に対し対称な位置に音像定位を行う時に有効であり、使用するフィルタの数を図１に示す第１実施例に対し半分の２個で構成することにより、上述した問題点を解消するものである。
【００２３】
すなわち、図４に示す第２実施例においては、復調器１で復調分離された２ｃｈのステレオ信号または５ｃｈのＡＣ−３方式の信号を受聴者前方の左右対称な位置に配置された例えばテレビジョン受像機の２チャンネルのステレオスピーカ３Ｌ、３Ｒ及びセンターチャンネルのスピーカ３Ｃから再生するための信号処理手段２として、リアサラウンド信号ＳＬ、ＳＲを受聴者後方に音像定位させるように信号処理して前方の２チャンネルのステレオスピーカ３Ｌ、３Ｒから再生させるための音像定位回路（シャフラフィルタ）２２ａ、２チャンネルステレオ信号ＬとＲを加算してセンターチャンネル信号成分を生成する加算器２２ｂ、その加算器出力レベルを３ｄＢ減衰させる減衰器２２ｃ、ステレオ再生ではｐ側の前記減衰器２２ｃの出力を選択し、ＡＣ−３再生ではｑ側の前記復調器１からのセンターチャンネル信号Ｃを選択する切り替えスイッチ２２ｄ、前記復調器１からのステレオ信号のＬチャンネル信号に前記音像定位回路２２ａを介したリアサラウンド信号のＬチャンネル信号を加算する加算器２２ｅ、同様に、前記復調器１からのステレオ信号のＲチャンネル信号に前記音像定位回路２２ａを介したリアサラウンド信号のＲチャンネル信号を加算する加算器２２ｆを備えている。
【００２４】
上記構成において、前記音像定位回路２２ａとしては、本発明者などが既に提案した特願平６−１９７３５６号に示されるようなシャフラ（ＳＨＵＦＦＬＥＲ）フィルタを用いる。このシャフラフィルタの構成を図５に示す。図５において、２２ａ1 は前記左右一対のリアサラウンド信号の和信号を得る第１の加算器、２２ａ2 は前記左右一対のリアサラウンド信号の差信号を得る第２の加算器、２２ａ3 は後述するフィルタ係数Ｐが設定されて前記第１の加算器２２ａ1 の出力を処理する第１のフィルタ、２２ａ4 は後述するフィルタ係数Ｎが設定されて前記第２の加算器２２ａ2 の出力を処理する第２のフィルタ、２２ａ5 は前記第１と第２のフィルタで処理された信号の和信号を得る第３の加算器、２２ａ6 は前記第１と第２のフィルタで処理された信号の差信号を得る第４の加算器であり、前記第３と第４の加算器出力をスピーカ３Ｌと３Ｒからフィルタ処理された左右一対のリアサラウンド信号として出力するようになされている。
【００２５】
ここで、（１．１）、（１．２）式を変形すると、
Ｘ’＝〔（Ｘ−Ｙ）／（Ｓ−Ａ）〕＋Ｙ’
Ｙ’＝〔（Ｘ＋Ｙ）／（Ｓ＋Ａ）〕−Ｘ’
で示され、出力信号Ｘ’、Ｙ’について解くと、
Ｘ’＝Ｎ（Ｘ−Ｙ）＋Ｐ（Ｘ＋Ｙ）
Ｙ’＝Ｐ（Ｘ＋Ｙ）−Ｎ（Ｘ−Ｙ）
となり、シャフラフィルタを構成できることが示され、前記フィルタ係数Ｐ、Ｎは、
Ｐ＝１／（Ｓ＋Ａ） （３．１）
Ｎ＝１／（Ｓ−Ａ） （３．２）
で与えられる。
また、出力信号Ｘ’、Ｙ’は、
Ｘ’＝〔２（ＳＸ−ＡＹ）〕／（Ｓ2−Ａ2） （４．１）
Ｙ’＝〔２（ＳＹ−ＡＸ）〕／（Ｓ2−Ａ2） （４．２）
となり、第１実施例の（１．１）、（１．２）式と同様な結果を得る。ただし、２倍の値をもつため６ｄＢのゲインを持つ。
【００２６】
ここで、（３．１）、（３．２）式の分子を
Ｐ＝（Ｆ＋Ｋ）／（Ｓ＋Ａ） （５．１）
Ｓ＝（Ｆ−Ｋ）／（Ｓ−Ａ） （５．２）
とすれば、
Ｘ’＝〔２（ＳＦＸ＋ＳＫＹ−ＡＦＹ−ＡＫＸ）〕／（Ｓ2−Ａ2） （６．１）
Ｙ’＝〔２（ＳＦＹ＋ＳＫＸ−ＡＦＸ−ＡＫＹ）〕／（Ｓ2−Ａ2） （６．２）
が得られる。
【００２７】
これは、入力Ｘ＝ｘ、Ｙ＝０とした場合には、（２．１）、（２．２）式と同じ効果が得られる。
一方、Ｘ＝０、Ｙ＝ｙなる入力では、
Ｘ’＝Ｈｒ・ｙ （７．１）
Ｙ’＝Ｈｌ・ｙ （７．２）
となる。これは、ｙに入力した場合、ｘに入力した音像位置に対して左右対称な位置に音像が定位することを示しており、ｘとｙにそれぞれ信号を入力した場合重ね合わせの理が成り立ち、左右対称な位置にそれぞれ音像が定位することになる。
【００２８】
したがって、上記第２実施例によれば、第１実施例と同様に、切り替えスイッチ２２ｄの切り替えによって、映像音声を再生する上で、マルチチャンネル音声信号、つまり２ｃｈのステレオ信号または５ｃｈ構成のＡＣ−３方式信号の３チャンネルでの再生または５チャンネルでの再生に互換性が得られ易く、かつ後方のスピーカが用意されていない場合にも、リアサラウンド信号ＳＬ、ＳＲの音像定位回路２２ａとしてシャフラフィルタを用い、受聴者の左側、右側に音像定位するように処理を行い、フロントの２チャンネルステレオ信号Ｌ、Ｒに加算するようにすることにより、受聴者は、図３（Ｂ）に示すように、前方のテレビジョン受像機ＴＶを見ながら５ｃｈの音像に囲まれその移動音を楽しむことができ、元の音場を復元しやすいものとなる。特に、リアサラウンド信号ＳＬ、ＳＲが別々の信号であるため高い臨場感が得られるとともに、使うフィルタの数を図１に示す第１実施例に対し半分の２個ですみ、構成を簡略化することができ、コストを削減して民生用のテレビジョン受像機に組み込むことも可能になる。
【００２９】
なお、上述した各実施例での説明に当たっては、５ｃｈ音声信号の例としてドルビー研究所の関発したＡＣ−３方式を使用しているが、本発明はこれに限らず、サラウンド信号がＬ、Ｒの２ｃｈに分かれている信号フォーマットをすべて含むものである。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る映像音声再生装置によれば、左右一対のリアサラウンド信号を含む映像音声のマルチチャンネル音声信号を受聴者に対し略左右対称な前方位置に配置した一対のスピーカ及びそれらスピーカの中央に配置したスピーカから再生するようにした映像音声再生装置において、前記マルチチャンネル音声信号を復調分離する復調器と、前記復調器で復調分離された左右一対のリアサラウンド信号の各チャンネル毎に頭部伝達関数に基づいたフィルタ係数が設定されたコンボルバを有し受聴者に対し略左右対称な後方位置にそれぞれ音像定位させるべくフィルタ処理して出力する音像定位手段、前記復調器で復調分離された２チャンネルのステレオ信号を加算してセンターチャンネル信号成分を生成する第１の加算器、この第１の加算器の出力レベルを減衰させる減衰器、前記復調器で復調分離された左右一対の前面ステレオ信号に前記音像定位手段を介した左右一対のリアサラウンド信号をそれぞれ加算した出力を受聴者に対し略左右対称な前方位置に配置した一対のスピーカに供給する第２及び第３の加算器、ステレオ再生時は前記減衰器の出力を選択するとともにＡＣ−３再生時は前記復調器で復調分離されたセンターチャンネル信号を選択して前記中央に配置したスピーカに供給する切り替えスイッチを有する信号処理手段とを備えたので、映像音声を再生する上で、マルチチャンネル音声信号の３チャンネルでの再生または５チャンネルでの再生に互換性が得られ共用することができ、かつ後方のスピーカが用意されていない場合にも元の音場を復元できるという効果がある。
【００３１】
また、前記音像定位手段は、フィルタ係数ＨｌとＨｒが
Ｈｌ＝（ＳＦ−ＡＫ）／（Ｓ2−Ａ2）
Ｈｒ＝（ＳＫ−ＡＦ）／（Ｓ2−Ａ2）
（ただし、Ｓは一対のスピーカから受聴者の同じ側の耳までの伝達関数、Ａは一対のスピーカから受聴者の反対側の耳までの伝達関数、Ｆは音像を定位させたい位置から受聴者の同じ側の耳までの伝達関数、Ｋは音像を定位させたい位置から受聴者の反対側の耳までの伝達関数）に設定された一対の音像定位フィルタを前記左右一対のリアサラウンド信号の各チャンネル毎にそれぞれ備えていて、各チャンネル毎にフィルタ係数がＨｌに設定されたフィルタ出力と他チャンネルの異なるフィルタ係数Ｈｒが設定されたフィルタ出力とをそれぞれ加算し、それら一対の加算出力をフィルタ処理された左右一対のリアサラウンド信号として出力するようにしたので、簡易な構成によって左右一対のリアサラウンド信号を受聴者前方に配置した一対のスピーカ及びそれらスピーカの中央に配置されたスピーカにより再生するのに、後方での音場の表現や移動が明確になり、テレビジョン受像機のような民生機器にも適用できるという効果がある。
【００３２】
さらに、前記音像定位手段は、前記左右一対のリアサラウンド信号の和信号を得る第１の加算器と、前記左右一対のリアサラウンド信号の差信号を得る第２の加算器と、フィルタ係数Ｐが
Ｐ＝（Ｆ＋Ｋ）／（Ｓ＋Ａ）
（ただし、Ｓは一対のスピーカから受聴者の同じ側の耳までの伝達関数、Ａは一対のスピーカから受聴者の反対側の耳までの伝達関数、Ｆは音像を定位させたい位置から受聴者の同じ側の耳までの伝達関数、Ｋは音像を定位させたい位置から受聴者の反対側の耳までの伝達関数）に設定され、前記第１の加算器の出力を処理する第１のフィルタと、フィルタ係数Ｎが
Ｎ＝（Ｆ−Ｋ）／（Ｓ−Ａ）
に設定され、前記第２の加算器の出力を処理する第２のフィルタと、前記第１と第２のフィルタで処理された信号の和信号を得る第３の加算器と、前記第１と第２のフィルタで処理された信号の差信号を得る第４の加算器とを備え、前記第３と第４の出力をフィルタ処理された左右一対のリアサラウンド信号として出力するようにしたので、左右一対のリアサラウンド信号の各チャンネル毎にそれぞれ一対の音像定位フィルタを備える場合に比べフィルタ数を半減でき、構成を簡略化するとともにコストを削減して民生用のテレビジョン受像機に組み込むことを容易なものとすることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＤＶＤ再生装置の第１実施例を示す構成図である。
【図２】図１のリアサラウンド信号ＳＬ、ＳＲの音像定位回路として用いられるフィルタ（ＡＴＡＬ−ＳＣＨＲＯＥＤＥＲ型フィルタ）の構成図である。
【図３】本発明の信号処理装置の第１及び第２実施例としての映像音声再生装置の効果を説明する説明図である。
【図４】本発明のＤＶＤ再生装置の第２実施例を示す構成図である。
【図５】図４のリアサラウンド信号ＳＬ、ＳＲの音像定位回路として用いられるフィルタ（シャフラフィルタ）の構成図である。
【図６】音像定位フィルタの構成要素として図２のＡＴＡＬ−ＳＣＨＲＯＥＤＥＲ型フィルタを含む音像定位回路の構成図である。
【符号の説明】
１ ＡＣ−３／２ＣＨ復調器
２ 信号処理手段
２１ａ、２１ｄ 左側音像定位フィルタ（音像定位手段）
２１ｂ、２１ｃ 右側音像定位フィルタ（音像定位手段）
２１ｅ、２１ｈ、２１ｉ 加算器
２１ｆ 減衰器
２１ｇ 切り替えスイッチ
２２ａ シャフラフィルタ（音像定位回路）
２２ｂ、２２ｅ、２２ｆ 加算器
２２ｃ 減衰器
２２ｄ 切り替えスイッチ
２２ａ1 第１の加算器
２２ａ2 第２の加算器
２２ａ3 第１のフィルタ
２２ａ4 第２のフィルタ
２２ａ5 第３の加算器
２２ａ6 第４の加算器
３Ｌ、３Ｒ、３Ｃ スピーカ
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＤＶＤ（デジタルビデオディスク）などの映像音声を再生する映像音声再生装置に関するもので、特に、マルチチャンネル音声信号の通常のチャンネルでの再生または３チャンネルでの再生が共用できるようにするための改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＤＶＤの音声を再生する方式としては、２ｃｈステレオ方式とドルビー研究所から提案された完全５ｃｈ構成のＡＣ−３マルチチャンネル方式及び他のマルチチャンネル方式がある。２ｃｈステレオ再生においても２チャンネルステレオ信号の他にセンターチャンネル信号成分を生成して中央に設けたスピーカから再生するようにする場合があり、中央のスピーカを設けている３ｃｈの再生環境が整いつつある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、映像音声を再生する上で、マルチチャンネル音声信号の３チャンネルでの再生または５チャンネルでの再生に互換性が得られ易く、かつ後方のスピーカが用意されていない場合にも元の音場を復元しやすい映像音声再生装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る映像音声再生装置は、左右一対のリアサラウンド信号を含む映像音声のマルチチャンネル音声信号を受聴者に対し略左右対称な前方位置に配置した一対のスピーカ及びそれらスピーカの中央に配置したスピーカから再生するようにした映像音声再生装置において、前記マルチチャンネル音声信号を復調分離する復調器と、前記復調器で復調分離された左右一対のリアサラウンド信号の各チャンネル毎に頭部伝達関数に基づいたフィルタ係数が設定されたコンボルバを有し受聴者に対し略左右対称な後方位置にそれぞれ音像定位させるべくフィルタ処理して出力する音像定位手段、前記復調器で復調分離された２チャンネルのステレオ信号を加算してセンターチャンネル信号成分を生成する第１の加算器、この第１の加算器の出力レベルを減衰させる減衰器、前記復調器で復調分離された左右一対の前面ステレオ信号に前記音像定位手段を介した左右一対のリアサラウンド信号をそれぞれ加算した出力を受聴者に対し略左右対称な前方位置に配置した一対のスピーカに供給する第２及び第３の加算器、ステレオ再生時は前記減衰器の出力を選択するとともにＡＣ−３再生時は前記復調器で復調分離されたセンターチャンネル信号を選択して前記中央に配置したスピーカに供給する切り替えスイッチを有する信号処理手段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００５】
また、前記音像定位手段は、フィルタ係数ＨｌとＨｒが
Ｈｌ＝（ＳＦ−ＡＫ）／（Ｓ2−Ａ2）
Ｈｒ＝（ＳＫ−ＡＦ）／（Ｓ2−Ａ2）
（ただし、Ｓは一対のスピーカから受聴者の同じ側の耳までの伝達関数、Ａは一対のスピーカから受聴者の反対側の耳までの伝達関数、Ｆは音像を定位させたい位置から受聴者の同じ側の耳までの伝達関数、Ｋは音像を定位させたい位置から受聴者の反対側の耳までの伝達関数）に設定された一対の音像定位フィルタを前記左右一対のリアサラウンド信号の各チャンネル毎にそれぞれ備えていて、各チャンネル毎にフィルタ係数がＨｌに設定されたフィルタ出力と他チャンネルの異なるフィルタ係数Ｈｒが設定されたフィルタ出力とをそれぞれ加算し、それら一対の加算出力をフィルタ処理された左右一対のリアサラウンド信号として出力することを特徴とするものである。
【０００６】
さらに、前記音像定位手段は、前記左右一対のリアサラウンド信号の和信号を得る第１の加算器と、前記左右一対のリアサラウンド信号の差信号を得る第２の加算器と、フィルタ係数Ｐが
Ｐ＝（Ｆ＋Ｋ）／（Ｓ＋Ａ）
（ただし、Ｓは一対のスピーカから受聴者の同じ側の耳までの伝達関数、Ａは一対のスピーカから受聴者の反対側の耳までの伝達関数、Ｆは音像を定位させたい位置から受聴者の同じ側の耳までの伝達関数、Ｋは音像を定位させたい位置から受聴者の反対側の耳までの伝達関数）に設定され、前記第１の加算器の出力を処理する第１のフィルタと、フィルタ係数Ｎが
Ｎ＝（Ｆ−Ｋ）／（Ｓ−Ａ）
に設定され、前記第２の加算器の出力を処理する第２のフィルタと、前記第１と第２のフィルタで処理された信号の和信号を得る第３の加算器と、前記第１と第２のフィルタで処理された信号の差信号を得る第４の加算器とを備え、前記第３と第４の出力をフィルタ処理された左右一対のリアサラウンド信号として出力することを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
〈第１実施例〉
本発明の最も好ましい実施例を以下説明する。
図１は本発明のＤＶＤ再生装置の第１実施例を示す構成図である。
図１において、１はＡＣ−３または２チャンネルの復調器で、デジタルの信号ストリームを、２チャンネルステレオ信号Ｌ、Ｒ、１チャンネルのセンターチャンネル信号Ｃ及び２チャンネルのリアサラウンド信号ＳＬ、ＳＲの５ｃｈの信号と１００Ｈｚ以下の低域信号とに復調分離する。
通常、前記低域信号はスーパーウーファで再生するかまたは各ｃｈに振り分けたりするが、この実施例では、説明を分かりやすくするために、この低域信号は省略する。
【０００８】
また、２は、前記復調器１で復調分離された２ｃｈのステレオ信号または５ｃｈ構成のＡＣ−３方式の信号を受聴者前方の左右対称な位置に配置された表示手段例えばテレビジョン受像機の２チャンネルのステレオスピーカ３Ｌ、３Ｒ及びこれらスピーカの中央に設けたセンターチャンネルのスピーカ３Ｃとから再生するための信号処理手段を示し、ステレオ再生時またはＡＣ−３再生時のいずれの場合にもスピーカ３Ｌ、３Ｒ及び３Ｃが用いられる。なお、ＡＣ−３再生時は復調器１で復調分離されたＬ、Ｒ、Ｃ、ＳＬ、ＳＲの５ｃｈの信号をそれぞれ図示しないスピーカにより直接再生することもできる。
【０００９】
この信号処理手段２としては、リアサラウンド信号ＳＬ、ＳＲの各チャンネル毎に、頭部伝達関数に基づいた係数が設定された一対のコンボルバを有する左側と右側音像定位フィルタ２１ａと２１ｂ、同様な右側と左側音像定位フィルタ２１ｃと２１ｄを有する音像定位手段を備えるとともに、２チャンネルのステレオ信号ＬとＲを加算してセンターチャンネル信号成分を生成する加算器２１ｅ、その加算器の出力レベルを３ｄＢ減衰させる減衰器２１ｆ、復調器１で復調分離された信号がＬチャンネル信号とＲチャンネル信号の２チャンネルのステレオ再生時にはｐ側の前記減衰器２１ｆの出力を選択し、復調器１で復調分離された信号がＬ、Ｒ、Ｃ、ＳＬ、ＳＲの５チャンネル構成のＡＣ−３再生時にはｑ側の前記復調器１からのセンターチャンネル信号Ｃを選択する切り替えスイッチ２１ｇ、前記復調器１からのステレオ信号のＬチャンネル信号に左側音像定位フィルタ２１ａの出力信号及び右側音像定位フィルタ２１ｃの出力信号を加算する加算器２１ｈ、同様に、前記復調器１からのステレオ信号のＲチャンネル信号に右側音像定位フィルタ２１ｂの出力信号及び左側音像定位フィルタ２１ｄの出力信号を加算する加算器２１ｉを備えている。
【００１０】
ここで、音像定位手段、つまり前記リアサラウンド信号ＳＬ、ＳＲの各チャンネル毎に設けられる左側と右側の一対の音像定位フィルタ２１ａ及び２１ｂ、２１ｄ及び２１ｃとしては、図２に示すように、スピーカからの空間特性をキャンセルするＡＴＡＬ−ＳＣＨＲＯＥＤＥＲ（アタル−シュレーダー）タイプのフィルタを用い、それぞれ受聴者の左側と右側に音像定位するように処理を行い、フロントの２チャンネルステレオ信号Ｌ、Ｒにそれぞれ加算する。さらに、ＡＴＡＬ−ＳＣＨＲＯＥＤＥＲタイプのフィルタについて詳細に説明する。図２は図６に示す音像定位フィルタとクロストークキャンセリングフィルタアレイの組合せを２つの音像用に構成したものである。
【００１１】
すなわち、１チャンネルについて見ると、図６の構成となる。図６の音像定位フィルタ回路の構成は、定位位置の特性Ｆ、Ｋを畳み込む部分である音像定位フィルタと、クロストークキャンセリングフィルタアレイからなり、クロストークキャンセリングフィルタアレイ部分がＡＴＡＬ−ＳＣＨＲＯＥＤＥＲフィルタに相当する。図６において、Ｓはラウドスピーカから同じ側の耳への伝達関数を表し、一方、Ａは反対側の耳への伝達関数を表している。スピーカは受聴者に対して左右対称なので、各スピーカから両耳までの伝達関数も対称となる。
【００１２】
スピーカＬＦ、ＲＦからの出力信号Ｘ’、Ｙ’は、
Ｘ’＝（ＳＸ−ＡＹ）／（Ｓ2−Ａ2）
Ｙ’＝（ＳＹ−ＡＸ）／（Ｓ2−Ａ2）
となる。音像定位を行うには、Ｘ、Ｙの入力に定位させたい方向の伝達関数を畳み込んだ信号を入力する。つまり、Ｘ＝Ｆｘ，Ｙ＝Ｋｘの入力で、
Ｘ’＝〔（ＳＦ−ＡＫ）／（Ｓ2−Ａ2）〕・ｘ＝Ｈｌ・ｘ
Ｙ’＝〔（ＳＫ−ＡＦ）／（Ｓ2−Ａ2）〕・ｘ＝Ｈｒ‐ｘ
となり、音像定位が実現される。フィルタはこのＨｌ、Ｈｒを係数として持つ。
【００１３】
図２に戻り、Ｓは一対のスピーカから受聴者の同じ側の耳までの伝達関数、Ａは一対のスピーカから受聴者の反対側の耳までの伝達関数、Ｆは音像を定位させたい位置から受聴者の同じ側の耳までの伝達関数、Ｋは音像を定位させたい位置から受聴者の反対側の耳までの伝達関数をそれぞれ示している。スピーカは受聴者に対して左右対称なので、各スピーカから同耳までの伝達関数も対称となる。受聴者前方の左右対称な位置に配置される実際のスピーカ３Ｌ、３Ｒからの出力をＸ’、Ｙ’とする。前方の２つのスピーカ３Ｌ、３Ｒにより受聴者の周囲に任意の音像を定位させるためには、定位させる目標の位置から受聴者までの伝達関数Ｆ、Ｋを入力信号に畳み込む処理を行い、次いで前方のスピーカ３Ｌ、３Ｒから受聴者までの空間特性をキャンセルする処理を行う。まず後者の空間特性のキャンセル処理について説明する。
【００１４】
前方の左右対称な位置に配置されたスピーカ３Ｌ、３Ｒによる両耳での出力ｘ、ｙは、
ｘ＝ＳＸ’＋ＡＹ’
ｙ＝ＡＸ’＋ＳＹ’
で示され、この出力がキャンセルフィルタヘの入力Ｘ、Ｙと等しくなるようにしたいので、ｘ、ｙを入力Ｘ、Ｙに置き換え、
Ｘ＝ＳＸ’＋ＡＹ’
Ｙ＝ＡＸ’＋ＳＹ’
と表すことができ、したがって、この式に基づき、入力Ｘ、Ｙに対し、スピーカからの出力Ｘ’、Ｙ’は、
Ｘ’＝（ＳＸ−ＡＹ）／（Ｓ2−Ａ2） （１．１）
Ｙ’＝（ＳＹ−ＡＸ）／（Ｓ2−Ａ2） （１．２）
となる。
【００１５】
次に、定位させたい方向の伝達関数の畳み込みを考える。図２において受聴者後方左側のスピーカ（位置Ｘｐ）から信号ｘを再生すると、受聴者の左耳Ｌ−ｅａｒと右耳Ｒ−ｅａｒにおいて、それそれ伝達関数ＦとＫを畳み込んだ信号ＦｘとＫｘとなる。この信号を上記の入力Ｘ、Ｙに与えれば音像定位が実現できる。
【００１６】
つまり、図２において、Ｘ＝Ｆｘ、Ｙ＝Ｋｘとして式（１．２）に入力すると、
Ｘ’＝〔（ＳＦ−ＡＫ）／（Ｓ2−Ａ2）〕・ｘ＝Ｈｌ・ｘ （２．１）
Ｙ’＝（（ＳＫ−ＡＦ）／（Ｓ2−Ａ2）〕・ｘ＝Ｈｒ・ｘ （２．２）
となる。これで、伝達関数の畳み込みと空間特性のキャンセル処理をフィルタ係数ＨｌとＨｒにまとめたことになる。これは受聴者の後方左側位置Ｘｐにスピーカがある場合なので、図２においてフィルタ係数Ｈｌはフィルタ２１ａを指し、フィルタ係数Ｈｒはフィルタ２１ｂを指し、元の信号ｘをその入力とする。後方右側に別の入力信号ｙの音像を作るには、同様に考えて左右対称なので、フィルタを左右入れ替えて２１ｃ、２１ｄとし入力する。
【００１７】
したがって、音像を受聴者前方の略左右対称な位置の２カ所で定位させるためには、前記リアサラウンド信号ＳＬ、ＳＲの各チャンネル毎に設けられる左側と右側の一対の音像定位フィルタ２１ａ及び２１ｂ、２１ｄ及び２１ｃを、（２．１）及び（２．２）式で示されたＨｌ、Ｈｒをフィルタ係数として持つ４つのＦＩＲフィルタで構成することにより、音像定位を行うことができる。
【００１８】
上述の構成により、図１に示す復調器１から復調分離される信号がＬチャンネルとＲチャンネルの２チャンネルのみのステレオ再生時には、切り替えスイッチ２１ｇをｐ側に切り替えることにより、２チャンネルステレオ信号ＬとＲを加算してセンターチャンネル信号成分を生成する加算器２１ｅの出力が減衰器２１ｆを介してレベルが３ｄＢ落とされ、受聴者に対し略左右対称な前方位置に配置されるテレビなどのステレオスピーカ３Ｌと３Ｒの中央に配置されたセンターチャンネルのスピーカ３Ｃにより再生されるとともに、復調器１から復調分離されたＬチャンネルとＲチャンネルの信号はそれぞれ加算器２１ｈ及び２１ｉを介して前記スピーカ３Ｌ及び３Ｒから再生されることになり、３チャンネルでの再生がなされる。なお、このとき、前記復調器１からはＬチャンネルとＲチャンネルの２チャンネルのみが復調分離され、センターチャンネル信号Ｃとリアサラウンド信号ＳＬ及びＳＲは復調分離されないため、前記加算器２１ｈ及び２１ｉからの出力にはリアサラウンド信号が加算されることはない。
【００１９】
一方、図１に示す復調器１から復調分離される信号がＬ、Ｒ、Ｃ、ＳＬ、ＳＲの５ｃｈの構成でなるＡＣ−３再生時には、切り替えスイッチ２１ｇをｑ側に切り替えることにより、復調器１で復調分離されたセンターチャンネル信号Ｃがそのまま選択されて、ステレオスピーカ３Ｌと３Ｒの中央に配置されたセンターチャンネルのスピーカ３Ｃにより再生されるとともに、２チャンネルのステレオ信号Ｌ及びＲは、加算器２１ｈ及び２１ｉを介して受聴者に対し略左右対称な前方位置に配置されるテレビなどのステレオスピーカ３Ｌ及び３Ｒによりそのまま再生され、また、リアサラウンド信号ＳＬ及びＳＲは、図２に示すようなＡＴＡＬ−ＳＣＨＲＯＥＤＥＲタイプのフィルタを用いた左側と右側の一対の音像定位フィルタ２１ａ及び２１ｂと、２１ｃ及び２１ｄを介してそれぞれ受聴者の左側と右側に音像定位するように処理を行い、加算器２１ｈ及び２１ｉを介してフロントの２チャンネルステレオ信号Ｌ及びＲに加算されることになり、受聴者は前方のテレビを見ながら５ｃｈの音像に囲まれその移動音を楽しめる。特に、リアサラウンド信号ＳＬ、ＳＲが別々の信号であるため高い臨場感が得られる。
【００２０】
このように、切り替えスイッチ２１ｇの切り替えによって、映像音声を再生する上で、マルチチャンネル音声信号の３チャンネルでの再生または５チャンネルでの再生に互換性が得られ易く、かつ後方のスピーカが用意されていない場合にも元の音場を復元しやすいものとなる。
【００２１】
すなわち、図３（Ａ）に示すように、テレビジョン受像機ＴＶの両側に一対のスピーカ３Ｌ、３Ｒを設けるとともにそれらスピーカの間にスピーカ３Ｃを設けるだけで、図３（Ｂ）に示すような位置からリアサラウンド信号ＳＬ、ＳＲが再生されて、リア用のスピーカを設置することなく、フロントからのステレオ信号及びセンタチャンネル信号、後方に定位したリア用のステレオ信号（リアサラウンド）により、立体的なサラウンド音声を再生できる。
【００２２】
〈第２実施例〉
次に、図４は本発明のＤＶＤ再生装置の第２実施例を示す構成図である。
上述した第１実施例においては、リアサラウンド信号ＳＬ、ＳＲに対して各チャンネル毎にそれぞれ一対の音像定位処理を行うフィルタを必要とするので、つまり、音像を２カ所に定位させるために４つのフィルタが必要となり、ハードウエア規模が大きくなってしまい、テレビジョン受像機のような民生品に利用できなくなる。この第２実施例においては、受聴者の頭部を左右対称に分ける正中面に対し対称な位置に音像定位を行う時に有効であり、使用するフィルタの数を図１に示す第１実施例に対し半分の２個で構成することにより、上述した問題点を解消するものである。
【００２３】
すなわち、図４に示す第２実施例においては、復調器１で復調分離された２ｃｈのステレオ信号または５ｃｈのＡＣ−３方式の信号を受聴者前方の左右対称な位置に配置された例えばテレビジョン受像機の２チャンネルのステレオスピーカ３Ｌ、３Ｒ及びセンターチャンネルのスピーカ３Ｃから再生するための信号処理手段２として、リアサラウンド信号ＳＬ、ＳＲを受聴者後方に音像定位させるように信号処理して前方の２チャンネルのステレオスピーカ３Ｌ、３Ｒから再生させるための音像定位回路（シャフラフィルタ）２２ａ、２チャンネルステレオ信号ＬとＲを加算してセンターチャンネル信号成分を生成する加算器２２ｂ、その加算器出力レベルを３ｄＢ減衰させる減衰器２２ｃ、ステレオ再生ではｐ側の前記減衰器２２ｃの出力を選択し、ＡＣ−３再生ではｑ側の前記復調器１からのセンターチャンネル信号Ｃを選択する切り替えスイッチ２２ｄ、前記復調器１からのステレオ信号のＬチャンネル信号に前記音像定位回路２２ａを介したリアサラウンド信号のＬチャンネル信号を加算する加算器２２ｅ、同様に、前記復調器１からのステレオ信号のＲチャンネル信号に前記音像定位回路２２ａを介したリアサラウンド信号のＲチャンネル信号を加算する加算器２２ｆを備えている。
【００２４】
上記構成において、前記音像定位回路２２ａとしては、本発明者などが既に提案した特願平６−１９７３５６号に示されるようなシャフラ（ＳＨＵＦＦＬＥＲ）フィルタを用いる。このシャフラフィルタの構成を図５に示す。図５において、２２ａ1 は前記左右一対のリアサラウンド信号の和信号を得る第１の加算器、２２ａ2 は前記左右一対のリアサラウンド信号の差信号を得る第２の加算器、２２ａ3 は後述するフィルタ係数Ｐが設定されて前記第１の加算器２２ａ1 の出力を処理する第１のフィルタ、２２ａ4 は後述するフィルタ係数Ｎが設定されて前記第２の加算器２２ａ2 の出力を処理する第２のフィルタ、２２ａ5 は前記第１と第２のフィルタで処理された信号の和信号を得る第３の加算器、２２ａ6 は前記第１と第２のフィルタで処理された信号の差信号を得る第４の加算器であり、前記第３と第４の加算器出力をスピーカ３Ｌと３Ｒからフィルタ処理された左右一対のリアサラウンド信号として出力するようになされている。
【００２５】
ここで、（１．１）、（１．２）式を変形すると、
Ｘ’＝〔（Ｘ−Ｙ）／（Ｓ−Ａ）〕＋Ｙ’
Ｙ’＝〔（Ｘ＋Ｙ）／（Ｓ＋Ａ）〕−Ｘ’
で示され、出力信号Ｘ’、Ｙ’について解くと、
Ｘ’＝Ｎ（Ｘ−Ｙ）＋Ｐ（Ｘ＋Ｙ）
Ｙ’＝Ｐ（Ｘ＋Ｙ）−Ｎ（Ｘ−Ｙ）
となり、シャフラフィルタを構成できることが示され、前記フィルタ係数Ｐ、Ｎは、
Ｐ＝１／（Ｓ＋Ａ） （３．１）
Ｎ＝１／（Ｓ−Ａ） （３．２）
で与えられる。
また、出力信号Ｘ’、Ｙ’は、
Ｘ’＝〔２（ＳＸ−ＡＹ）〕／（Ｓ2−Ａ2） （４．１）
Ｙ’＝〔２（ＳＹ−ＡＸ）〕／（Ｓ2−Ａ2） （４．２）
となり、第１実施例の（１．１）、（１．２）式と同様な結果を得る。ただし、２倍の値をもつため６ｄＢのゲインを持つ。
【００２６】
ここで、（３．１）、（３．２）式の分子を
Ｐ＝（Ｆ＋Ｋ）／（Ｓ＋Ａ） （５．１）
Ｓ＝（Ｆ−Ｋ）／（Ｓ−Ａ） （５．２）
とすれば、
Ｘ’＝〔２（ＳＦＸ＋ＳＫＹ−ＡＦＹ−ＡＫＸ）〕／（Ｓ2−Ａ2） （６．１）
Ｙ’＝〔２（ＳＦＹ＋ＳＫＸ−ＡＦＸ−ＡＫＹ）〕／（Ｓ2−Ａ2） （６．２）
が得られる。
【００２７】
これは、入力Ｘ＝ｘ、Ｙ＝０とした場合には、（２．１）、（２．２）式と同じ効果が得られる。
一方、Ｘ＝０、Ｙ＝ｙなる入力では、
Ｘ’＝Ｈｒ・ｙ （７．１）
Ｙ’＝Ｈｌ・ｙ （７．２）
となる。これは、ｙに入力した場合、ｘに入力した音像位置に対して左右対称な位置に音像が定位することを示しており、ｘとｙにそれぞれ信号を入力した場合重ね合わせの理が成り立ち、左右対称な位置にそれぞれ音像が定位することになる。
【００２８】
したがって、上記第２実施例によれば、第１実施例と同様に、切り替えスイッチ２２ｄの切り替えによって、映像音声を再生する上で、マルチチャンネル音声信号、つまり２ｃｈのステレオ信号または５ｃｈ構成のＡＣ−３方式信号の３チャンネルでの再生または５チャンネルでの再生に互換性が得られ易く、かつ後方のスピーカが用意されていない場合にも、リアサラウンド信号ＳＬ、ＳＲの音像定位回路２２ａとしてシャフラフィルタを用い、受聴者の左側、右側に音像定位するように処理を行い、フロントの２チャンネルステレオ信号Ｌ、Ｒに加算するようにすることにより、受聴者は、図３（Ｂ）に示すように、前方のテレビジョン受像機ＴＶを見ながら５ｃｈの音像に囲まれその移動音を楽しむことができ、元の音場を復元しやすいものとなる。特に、リアサラウンド信号ＳＬ、ＳＲが別々の信号であるため高い臨場感が得られるとともに、使うフィルタの数を図１に示す第１実施例に対し半分の２個ですみ、構成を簡略化することができ、コストを削減して民生用のテレビジョン受像機に組み込むことも可能になる。
【００２９】
なお、上述した各実施例での説明に当たっては、５ｃｈ音声信号の例としてドルビー研究所の関発したＡＣ−３方式を使用しているが、本発明はこれに限らず、サラウンド信号がＬ、Ｒの２ｃｈに分かれている信号フォーマットをすべて含むものである。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る映像音声再生装置によれば、左右一対のリアサラウンド信号を含む映像音声のマルチチャンネル音声信号を受聴者に対し略左右対称な前方位置に配置した一対のスピーカ及びそれらスピーカの中央に配置したスピーカから再生するようにした映像音声再生装置において、前記マルチチャンネル音声信号を復調分離する復調器と、前記復調器で復調分離された左右一対のリアサラウンド信号の各チャンネル毎に頭部伝達関数に基づいたフィルタ係数が設定されたコンボルバを有し受聴者に対し略左右対称な後方位置にそれぞれ音像定位させるべくフィルタ処理して出力する音像定位手段、前記復調器で復調分離された２チャンネルのステレオ信号を加算してセンターチャンネル信号成分を生成する第１の加算器、この第１の加算器の出力レベルを減衰させる減衰器、前記復調器で復調分離された左右一対の前面ステレオ信号に前記音像定位手段を介した左右一対のリアサラウンド信号をそれぞれ加算した出力を受聴者に対し略左右対称な前方位置に配置した一対のスピーカに供給する第２及び第３の加算器、ステレオ再生時は前記減衰器の出力を選択するとともにＡＣ−３再生時は前記復調器で復調分離されたセンターチャンネル信号を選択して前記中央に配置したスピーカに供給する切り替えスイッチを有する信号処理手段とを備えたので、映像音声を再生する上で、マルチチャンネル音声信号の３チャンネルでの再生または５チャンネルでの再生に互換性が得られ共用することができ、かつ後方のスピーカが用意されていない場合にも元の音場を復元できるという効果がある。
【００３１】
また、前記音像定位手段は、フィルタ係数ＨｌとＨｒが
Ｈｌ＝（ＳＦ−ＡＫ）／（Ｓ2−Ａ2）
Ｈｒ＝（ＳＫ−ＡＦ）／（Ｓ2−Ａ2）
（ただし、Ｓは一対のスピーカから受聴者の同じ側の耳までの伝達関数、Ａは一対のスピーカから受聴者の反対側の耳までの伝達関数、Ｆは音像を定位させたい位置から受聴者の同じ側の耳までの伝達関数、Ｋは音像を定位させたい位置から受聴者の反対側の耳までの伝達関数）に設定された一対の音像定位フィルタを前記左右一対のリアサラウンド信号の各チャンネル毎にそれぞれ備えていて、各チャンネル毎にフィルタ係数がＨｌに設定されたフィルタ出力と他チャンネルの異なるフィルタ係数Ｈｒが設定されたフィルタ出力とをそれぞれ加算し、それら一対の加算出力をフィルタ処理された左右一対のリアサラウンド信号として出力するようにしたので、簡易な構成によって左右一対のリアサラウンド信号を受聴者前方に配置した一対のスピーカ及びそれらスピーカの中央に配置されたスピーカにより再生するのに、後方での音場の表現や移動が明確になり、テレビジョン受像機のような民生機器にも適用できるという効果がある。
【００３２】
さらに、前記音像定位手段は、前記左右一対のリアサラウンド信号の和信号を得る第１の加算器と、前記左右一対のリアサラウンド信号の差信号を得る第２の加算器と、フィルタ係数Ｐが
Ｐ＝（Ｆ＋Ｋ）／（Ｓ＋Ａ）
（ただし、Ｓは一対のスピーカから受聴者の同じ側の耳までの伝達関数、Ａは一対のスピーカから受聴者の反対側の耳までの伝達関数、Ｆは音像を定位させたい位置から受聴者の同じ側の耳までの伝達関数、Ｋは音像を定位させたい位置から受聴者の反対側の耳までの伝達関数）に設定され、前記第１の加算器の出力を処理する第１のフィルタと、フィルタ係数Ｎが
Ｎ＝（Ｆ−Ｋ）／（Ｓ−Ａ）
に設定され、前記第２の加算器の出力を処理する第２のフィルタと、前記第１と第２のフィルタで処理された信号の和信号を得る第３の加算器と、前記第１と第２のフィルタで処理された信号の差信号を得る第４の加算器とを備え、前記第３と第４の出力をフィルタ処理された左右一対のリアサラウンド信号として出力するようにしたので、左右一対のリアサラウンド信号の各チャンネル毎にそれぞれ一対の音像定位フィルタを備える場合に比べフィルタ数を半減でき、構成を簡略化するとともにコストを削減して民生用のテレビジョン受像機に組み込むことを容易なものとすることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＤＶＤ再生装置の第１実施例を示す構成図である。
【図２】図１のリアサラウンド信号ＳＬ、ＳＲの音像定位回路として用いられるフィルタ（ＡＴＡＬ−ＳＣＨＲＯＥＤＥＲ型フィルタ）の構成図である。
【図３】本発明の信号処理装置の第１及び第２実施例としての映像音声再生装置の効果を説明する説明図である。
【図４】本発明のＤＶＤ再生装置の第２実施例を示す構成図である。
【図５】図４のリアサラウンド信号ＳＬ、ＳＲの音像定位回路として用いられるフィルタ（シャフラフィルタ）の構成図である。
【図６】音像定位フィルタの構成要素として図２のＡＴＡＬ−ＳＣＨＲＯＥＤＥＲ型フィルタを含む音像定位回路の構成図である。
【符号の説明】
１ ＡＣ−３／２ＣＨ復調器
２ 信号処理手段
２１ａ、２１ｄ 左側音像定位フィルタ（音像定位手段）
２１ｂ、２１ｃ 右側音像定位フィルタ（音像定位手段）
２１ｅ、２１ｈ、２１ｉ 加算器
２１ｆ 減衰器
２１ｇ 切り替えスイッチ
２２ａ シャフラフィルタ（音像定位回路）
２２ｂ、２２ｅ、２２ｆ 加算器
２２ｃ 減衰器
２２ｄ 切り替えスイッチ
２２ａ1 第１の加算器
２２ａ2 第２の加算器
２２ａ3 第１のフィルタ
２２ａ4 第２のフィルタ
２２ａ5 第３の加算器
２２ａ6 第４の加算器
３Ｌ、３Ｒ、３Ｃ スピーカ
Claims (3)
- 左右一対のリアサラウンド信号を含む映像音声のマルチチャンネル音声信号を受聴者に対し略左右対称な前方位置に配置した一対のスピーカ及びそれらスピーカの中央に配置したスピーカから再生するようにした映像音声再生装置において、
前記マルチチャンネル音声信号を復調分離する復調器と、
前記復調器で復調分離された左右一対のリアサラウンド信号の各チャンネル毎に頭部伝達関数に基づいたフィルタ係数が設定されたコンボルバを有し受聴者に対し略左右対称な後方位置にそれぞれ音像定位させるべくフィルタ処理して出力する音像定位手段、前記復調器で復調分離された２チャンネルのステレオ信号を加算してセンターチャンネル信号成分を生成する第１の加算器、この第１の加算器の出力レベルを減衰させる減衰器、前記復調器で復調分離された左右一対の前面ステレオ信号に前記音像定位手段を介した左右一対のリアサラウンド信号をそれぞれ加算した出力を受聴者に対し略左右対称な前方位置に配置した一対のスピーカに供給する第２及び第３の加算器、ステレオ再生時は前記減衰器の出力を選択するとともにＡＣ−３再生時は前記復調器で復調分離されたセンターチャンネル信号を選択して前記中央に配置したスピーカに供給する切り替えスイッチを有する信号処理手段とを
備えたことを特徴とする映像音声再生装置。 - 前記音像定位手段は、フィルタ係数ＨｌとＨｒが
Ｈｌ＝（ＳＦ−ＡＫ）／（Ｓ2−Ａ2）
Ｈｒ＝（ＳＫ−ＡＦ）／（Ｓ2−Ａ2）
（ただし、Ｓは一対のスピーカから受聴者の同じ側の耳までの伝達関数、Ａは一対のスピーカから受聴者の反対側の耳までの伝達関数、Ｆは音像を定位させたい位置から受聴者の同じ側の耳までの伝達関数、Ｋは音像を定位させたい位置から受聴者の反対側の耳までの伝達関数）に設定された一対の音像定位フィルタを前記左右一対のリアサラウンド信号の各チャンネル毎にそれぞれ備えていて、各チャンネル毎にフィルタ係数がＨｌに設定されたフィルタ出力と他チャンネルの異なるフィルタ係数Ｈｒが設定されたフィルタ出力とをそれぞれ加算し、それら一対の加算出力をフィルタ処理された左右一対のリアサラウンド信号として出力することを特徴とする請求項１記載の映像音声再生装置。 - 前記音像定位手段は、前紀左右一対のリアサラウンド信号の和信号を得る第１の加算器と、前記左右一対のリアサラウンド信号の差信号を得る第２の加算器と、フィルタ係数Ｐが
Ｐ＝（Ｆ＋Ｋ）／（Ｓ＋Ａ）
（ただし、Ｓは一対のスピーカから受聴者の同じ側の耳までの伝達関数、Ａは一対のスピーカから受聴者の反対側の耳までの伝達関数、Ｆは音像を定位させたい位置から受聴者の同じ側の耳までの伝達関数、Ｋは音像を定位させたい位置から受聴者の反対側の耳までの伝達関数）に設定され、前記第１の加算器の出力を処理する第１のフィルタと、フィルタ係数Ｎが
Ｎ＝（Ｆ−Ｋ）／（Ｓ−Ａ）
に設定され、前記第２の加算器の出力を処理する第２のフィルタと、前記第１と第２のフィルタで処理された信号の和信号を得る第３の加算器と、前記第１と第２のフィルタで処理された信号の差信号を得る第４の加算器とを備え、前記第３と第４の出力をフィルタ処理された左右一対のリアサラウンド信号として出力することを特徴とする請求項１記載の映像音声再生装置。
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| JP16068596A JP3700254B2 (ja) | 1996-05-31 | 1996-05-31 | 映像音声再生装置 |
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|---|---|---|---|
| JP16068596A Expired - Lifetime JP3700254B2 (ja) | 1996-05-31 | 1996-05-31 | 映像音声再生装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1996
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