特開 2025-153002 オーディオ装置、オーディオ制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025153002

(43)【公開日】2025-10-10

(54)【発明の名称】オーディオ装置、オーディオ制御方法

(51)【国際特許分類】

   H04S 7/00 20060101AFI20251002BHJP

【ＦＩ】

H04S7/00 300

【審査請求】有

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024055249

(22)【出願日】2024-03-29

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2025-06-30

(71)【出願人】

【識別番号】000214984

【氏名又は名称】ＴＶＳ ＲＥＧＺＡ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】半場 道男

【テーマコード（参考）】

5D162

【Ｆターム（参考）】

5D162AA07

5D162BA07

5D162CB12

5D162CD14

5D162CD15

5D162EG02

(57)【要約】

【課題】同相同振幅成分の音声信号による高品質な音像を形成可能とする。
【解決手段】実施形態のオーディオ装置は、複数のスピーカから音声を出力するための処理を行うオーディオ装置であって、左チャンネルに対応する左入力音声信号及び右チャンネルに対応する右入力音声信号のそれぞれから、音像定位を形成するのに用いる相関成分を分離する第１分離部と、第１分離部で分離した音声信号から、同相同振幅成分となる音声信号成分を分離する第２分離部と、第２分離部で分離した音声信号を複数のスピーカから出力するよう制御する出力制御部と、を備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のスピーカから音声を出力するための処理を行うオーディオ装置であって、
左チャンネルに対応する左入力音声信号及び右チャンネルに対応する右入力音声信号のそれぞれから、音像定位を形成するのに用いる相関成分を分離する第１分離部と、
前記第１分離部で分離した音声信号から、同相同振幅となる音声信号成分を分離する第２分離部と、
前記第２分離部で分離した音声信号を前記複数のスピーカから出力するよう制御する出力制御部と、
を備えるオーディオ装置。

【請求項2】

前記複数のスピーカは、聴者からみたときに、聴者の左方に設置される左スピーカと、聴者の右方に設置される右スピーカと、前記左スピーカと前記右スピーカとの間に設置されるセンタスピーカと、を含み、
前記出力制御部は、
前記第２分離部で分離した音声信号を前記センタスピーカから出力するよう制御し、
前記左入力音声信号から前記第２分離部で分離した音声信号を減算した音声信号を前記左スピーカから出力するよう制御し、
前記右入力音声信号から前記第２分離部で分離した音声信号を減算した音声信号を前記右スピーカから出力するよう制御する、
ことを特徴する請求項１に記載のオーディオ装置。

【請求項3】

前記複数のスピーカは、聴者からみたときに、聴者の左方に設置される左スピーカと、聴者の右方に設置される右スピーカと、を含み、
前記出力制御部は、
前記左入力音声信号に前記第２分離部で分離した音声信号を加算した音声信号を前記左スピーカから出力するよう制御し、
前記右入力音声信号に前記第２分離部で分離した音声信号を加算した音声信号を前記右スピーカから出力するよう制御する、
請求項１に記載のオーディオ装置。

【請求項4】

複数のスピーカから音声を出力するための処理を行うオーディオ制御方法であって、
左チャンネルに対応する左入力音声信号及び右チャンネルに対応する右入力音声信号のそれぞれから、音像定位を形成するのに用いる相関成分を分離する第１ステップと、
前記第１ステップで分離した音声信号から、同相同振幅成分となる音声信号成分を分離する第２ステップと、
前記第２ステップで分離した音声信号を前記複数のスピーカから出力するよう制御するステップと、
を含むオーディオ制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、オーディオ装置、オーディオ制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

音声を出力させる装置において、２チャンネルのステレオ信号から２チャンネル間で同相な成分を抽出する方法が知られている。例えば、２チャンネル間で相関が高い成分と相関が低い成分とを分離し、相関が高い成分を加算することにより同相成分を抽出する方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５０６５７８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、従来技術の相関が高い成分には、様々な重み付けされた成分が含まれるため、無相関信号出力部に誤った相関成分が加算されてしまう。そのため、スピーカから出力される音声により音像定位を実現しようとする場合、従来の音像定位技術では、正しい音像定位を再現できないため、音声の劣化や臨場感の欠如等が感じられる場合がある。

【0005】

本発明の実施形態が解決しようとする課題は、同相同振幅成分の音声信号による高品質な音像を形成可能なオーディオ装置、オーディオ制御方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一実施形態は、複数のスピーカから音声を出力するための処理を行うオーディオ装置であって、左チャンネルに対応する左入力音声信号及び右チャンネルに対応する右入力音声信号のそれぞれから、音像定位を形成するのに用いる相関成分を分離する第１分離部と、第１分離部で分離した音声信号から、振幅のずれが所定以下かつ位相のずれが所定範囲内の同相同振幅成分となる音声信号成分を分離する第２分離部と、第２分離部で分離した音声信号を複数のスピーカから出力するように制御する出力制御部と、を備える。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、第１実施形態に係る表示装置のハードウェア構成の一例を示す図である。

【図2】図２は、第１実施形態に係る複数のスピーカの構成の一例を示す図である。

【図3】図３は、第１実施形態に係るＤＳＰの機能構成の一例を示す図である。

【図4】図４は、第１実施形態に係る分離部の構成の一例を示す図である。

【図5】図５は、第１実施形態に係る入力信号に含まれる成分の一例を示す図である。

【図6】図６は、第１実施形態に係るＬｃｈ入力信号とＬｃｈ目的信号との差分から独立成分及び無相関成分を分離する方法の一例を示す図である。

【図7】図７は、第１実施形態に係るＲｃｈ入力信号とＲｃｈ目的信号との差分から独立成分及び無相関成分を分離する方法の一例を示す図である。

【図8】図８は、第１実施形態に係る第２分離部への入力信号に含まれる成分の一例を示す図である。

【図9】図９は、第１実施形態に係る第２分離部による同相同振幅成分を分離する方法の一例を示す図である。

【図10】図１０は、第１実施形態に係る出力信号に含まれる成分の一例を示す図である。

【図11】図１１は、第１実施形態における各音声の出力場所と音像との関係の一例を示す図である。

【図12】図１２は、第２実施形態に係る複数のスピーカの構成の一例を示す図である。

【図13】図１３は、第２実施形態に係る分離部の構成の一例を示す図である。

【図14】図１４は、第２実施形態における各音声の出力場所と音像との関係の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本発明の例示的な実施形態が開示される。

【0009】

（第１実施形態）
図１は、本発明の一例を適用したオーディオ装置であるＤＳＰを搭載した第１実施形態に係る表示装置１のハードウェア構成の一例を示す図である。表示装置１は、映像の表示及び音声の出力が可能な装置であり、例えばテレビ等である。ここで例示する表示装置１は、プロセッサ１１、メモリ１２、ＵＩ（User Interface）１３、周辺回路１４、通信回路１５、音声デコーダ１６、音声入力ＡＤＣ（Analog Digital Converter）１７、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）２１（オーディオ装置の一例）、アンプ２２及びスピーカ２３、ディスプレイ３１を有する。なお、テレビに接続して用いるスピーカに本発明のオーディオ装置の機能を備えてもよい。

【0010】

プロセッサ１１は、メモリ１２に記憶されたプログラムに従って所定の演算処理及び制御処理を実行する。メモリ１２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）等の主記憶装置及びＳＳＤ（Solid State Drive）やＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の補助記憶装置を含み、表示装置１の機能を実現するために必要なプログラム及び各種データを記憶する。ＵＩ１３は、ユーザの操作を受け付けるユニットである。周辺回路１４は、プロセッサ１１の動作を補助する回路であり、例えば電源回路、発振回路、リセット回路等であり得る。

【0011】

通信回路１５は、アンテナや通信ネットワーク等を介して映像信号や音声信号等を取得する回路である。音声デコーダ１６は、暗号化された音声信号を復号するデバイスである。音声入力ＡＤＣ１７は、アナログの音声信号をデジタル信号に変換するデバイスである。

【0012】

ＤＳＰ２１は、通信回路１５、音声デコーダ１６又は音声入力ＡＤＣ１７から取得される音声信号に対して所定の処理を行うオーディオ装置である。ＤＳＰ２１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、入出力ポート等を利用して構成され得る。本実施形態のＤＳＰ２１は、表示装置１に内蔵された複数のスピーカ２３から出力される音声が所定の音像定位を形成するために、複数のスピーカ２３のそれぞれに対する音声の出力を最適化するための処理を行う。ＤＳＰ２１により処理された音声信号は、アンプ２２を介して各スピーカ２３に出力される。

【0013】

図２は、第１実施形態に係る複数のスピーカ２３の構成の一例を示す図である。図２において、表示装置１をディスプレイ３１の正面側から見たときの状態が例示されている。なお、図２では、図１に示したスピーカ２３が３つである場合を例としている。

【0014】

図２に示されるように、本実施形態の表示装置１は、左スピーカ２３Ｌ、右スピーカ２３Ｒ、センタスピーカ２３Ｃを備えている。左スピーカ２３Ｌは、ディスプレイ３１の下部の左側の端部付近に配置されている。右スピーカ２３Ｒは、ディスプレイ３１の下部の右側の端部付近に配置されている。センタスピーカ２３Ｃは、ディスプレイ３１の下部の中央に配置されている。すなわち、左スピーカ２３Ｌ及び右スピーカ２３Ｒの間に配置されている。または、例えば、複数のスピーカは、聴者からみたときに、聴者の左方に設置される左スピーカ２３Ｌと、聴者の右方に設置される右スピーカ２３Ｒと、左スピーカ２３Ｌと右スピーカ２３Ｒとの間に設置されるセンタスピーカ２３Ｃ、によって構成されてもよい。

【0015】

なお、左スピーカ２３Ｌ、右スピーカ２３Ｒ、センタスピーカ２３Ｃの配置は一例であり、上記に限定されるものではない。

【0016】

図３は、第１実施形態に係るＤＳＰ２１の機能構成の一例を示す図である。本実施形態のＤＳＰ２１は、第１分離部１０１、第２分離部１０２及び出力制御部１０３を備える。これらの機能部は、図１に示したハードウェアであるＤＳＰ２１とソフトウェアとの協働により実現される。また、これらの機能部のうちの少なくとも１つが専用のハードウェア（回路等）により構成されてもよい。

【0017】

第１分離部１０１は、ＤＳＰ２１に入力される音声信号であるＬｃｈ入力信号及びＲｃｈ入力信号のそれぞれから、相関成分を分離する。具体的には、独立成分及び無相関成分を分離し、相関成分を分離する。そして、相関成分を第２分離部１０２へ出力する。Ｌｃｈ入力信号は、音声の２チャンネルのステレオ再生における左チャンネルに対応する信号であり、Ｒｃｈ入力信号は、当該ステレオ再生における右チャンネルに対応する信号である。入力信号は入力音声信号とも称する。

【0018】

独立成分とは、左チャンネルと右チャンネルとの間で相関がなく、左チャンネルまたは右チャンネルの一方から出力される音声信号を表す。また、ディスプレイ３１（所定領域の一例）の左端部又は右端部に音像が定位される端部音声に対応する成分である。

【0019】

無相関成分とは、左チャンネルで出力される音声信号と右チャンネルで出力される音声信号との間で所定値よりも相関度がなく、音像の範囲が端部音声より広い背景音声に対応する音声信号の成分である。

【0020】

相関成分とは、左チャンネルと右チャンネルとの間で所定値以上相関度があり、左チャンネルと右チャンネルとにより出力される信号を表す。また、端部音声の音像の定位位置より内側で音像が定位される中間音声に対応する成分である。さらに、相関成分には、ディスプレイ３１（所定領域の一例）の中央部に音像が定位されるセンタ音声に対応する同相同振幅成分となる音声信号成分が含まれる。同相同振幅成分は、例えば、振幅のずれが所定値以下かつ一定の範囲内に位相のずれが収まっている信号のことである。振幅のずれの所定値は、例えば、１ｄＢ以下を一例とする。

【0021】

第２分離部１０２は、第１分離部１０１によって分離される相関成分の信号が入力される。相関成分であるＬｃｈ入力信号及びＲｃｈ入力信号のそれぞれから同相同振幅成分ＣＣを分離する。第１分離部１０１によって、相関成分が分離され、第２分離部１０２によって、相関成分から同相同振幅成分が分離される。これにより同相同振幅成分を分離できる。

【0022】

出力制御部１０３は、同相同振幅成分から生成された信号をＣｃｈ出力信号としてセンタスピーカ２３Ｃに割り当て、センタスピーカ２３Ｃから出力するように制御する。また、ＤＳＰ２１に入力される音声信号であるＬｃｈ入力信号及びＲｃｈ入力信号のそれぞれから、同相同振幅成分から生成された信号を減算した信号をＬｃｈ出力信号及びＲｃｈ出力信号として左スピーカ２３Ｌと右スピーカ２３Ｒとに割り当て、左スピーカ２３Ｌと右スピーカ２３Ｒから出力するように制御する。

【0023】

図４は、第１実施形態に係る第１分離部１０１及び第２分離部１０２の構成の一例を示す図である。まず第１分離部１０１について説明する。ここで例示する第１分離部１０１は、適応フィルタ２０１Ｌ，２０１Ｒ（フィルタ部の一例）と、適応アルゴリズム２１１Ｌ，２１１Ｒ（係数更新部の一例）と、を含む。

【0024】

適応フィルタ２０１Ｌ，２０１Ｒは、左のＬｃｈ入力信号ｘｌ（ｎ）と右のＲｃｈ入力信号ｘｒ（ｎ）に対してそれぞれ所定の係数に基づく有限インパルス応答を適用することで出力信号ｏｌ（ｎ），ｏｒ（ｎ）を出力する。すなわち、左チャンネルに対応するＬｃｈ適応フィルタ２０１Ｌは、Ｌｃｈ入力信号ｘｌ（ｎ）に対して係数に基づく有限インパルス応答を適用することでＬｃｈ入力信号に含まれる出力信号ｏｌ（ｎ）を出力する。右チャンネルに対応するＲｃｈ適応フィルタ２０１Ｒは、Ｒｃｈ入力信号ｘｒ（ｎ）に対して係数に基づく有限インパルス応答を適用することでＲｃｈ入力信号に含まれる出力信号ｏｒを出力する。

【0025】

適応アルゴリズム２１１Ｌ，２１１Ｒは、適応フィルタ２０１Ｌ，２０１Ｒの係数を最適化するためのアルゴリズムである。適応アルゴリズム２１１Ｌ，２１１Ｒは、Ｌｃｈ入力信号ｘｌ（ｎ）とＲｃｈ入力信号ｘｒ（ｎ）との差分に基づく目的信号ｘｌ（ｎ）―ｘｒ（ｎ）と、目的信号ｘｒ（ｎ）―ｘｌ（ｎ）と、適応フィルタ２０１Ｌ，２０１Ｒから出力された出力信号ｏｌ（ｎ），ｏｒ（ｎ）と、の差分に基づくエラー信号の値ｅｌ（ｎ），ｅｒ（ｎ）が最小化されるように適応フィルタの係数を更新する。本例におけるｎは、時刻に対応する。

【0026】

具体的には、左チャンネルに対応するＬｃｈ適応アルゴリズム２１１Ｌは、Ｌｃｈ入力信号ｘｌ（ｎ）とＲｃｈ入力信号ｘｒ（ｎ）との差分である目的信号ｘｌ（ｎ）―ｘｒ（ｎ）に所定の重みｇｌを積算した値と、Ｌｃｈ適応フィルタ２０１Ｌから出力された出力信号ｏｌ（ｎ）と、の差分であるエラー信号の値ｅｌ（ｎ）が最小化されるように適応フィルタの係数を更新する。

【0027】

また、右チャンネルに対応するＲｃｈ適応アルゴリズム２１１Ｒは、Ｒｃｈ入力信号ｘｒ（ｎ）とＬｃｈ入力信号ｘｌ（ｎ）との差分である目的信号ｘｒ（ｎ）―ｘｌ（ｎ）に所定の重みｇｒを積算した値と、Ｒｃｈ適応フィルタ２０１Ｒから出力された出力信号ｏｒ（ｎ）と、の差分であるエラー信号の値ｅｒ（ｎ）が最小化されるように適応フィルタの係数を更新する。

【0028】

上記のような適応アルゴリズム２１１Ｌ，２１１Ｒにより係数が最適化された適応フィルタ２０１Ｌ，２０１Ｒにより、入力信号ｘｌ（ｎ），ｘｒ（ｎ）からエラー信号ｅｌ（ｎ），ｅｒ（ｎ）に対応する独立成分及び無相関成分が分離される。そして、入力信号ｘｌ（ｎ）から独立成分及び無相関成分ｅｒ（ｎ）を減算することで、相関成分ｃｌ（ｎ）を分離できる。同様に、入力信号ｘｒ（ｎ）から独立成分及び無相関成分ｅｌ（ｎ）を減算することで、相関成分ｃｒ（ｎ）を分離できる。相関成分ｃｌ（ｎ）及びｃｒ（ｎ）は、第２分離部１０２へ出力される。

【0029】

また、上記のような構成とすることにより、適応フィルタ２０１Ｌ，２０１Ｒによる無相関成分のフィルタリング（消去）が不要となり、フィルタの周波数特性の急激な変化が減少し、異音の原因となる成分の発生を抑制できる。

【0030】

次に、第２分離部１０２について説明する。ここで例示する第２分離部１０２は、適応フィルタ３０１（フィルタ部の一例）と、適応アルゴリズム３１１（係数更新部の一例）と、を含む。

【0031】

適応フィルタ３０１は、Ｌｃｈ入力信号からＲｃｈ入力信号を減算したｃｌ（ｎ）―ｃｒ（ｎ）を入力信号としてそれぞれ所定の係数に基づく有限インパルス応答を適用することで出力信号ｏｃ（ｎ）を出力する。すなわち、適応フィルタ３０１は、入力信号ｃｌ（ｎ）―ｃｒ（ｎ）に対して係数に基づく有限インパルス応答を適用することで入力信号に含まれる出力信号ｏｃ（ｎ）を出力する。

【0032】

適応アルゴリズム３１１は、適応フィルタ３０１の係数を最適化するためのアルゴリズムである。適応アルゴリズム３１１は、Ｌｃｈ入力信号ｃｌ（ｎ）とＲｃｈ入力信号ｃｒ（ｎ）との加算に基づく目的信号ｃｌ（ｎ）＋ｃｒ（ｎ）と、目的信号ｃｌ（ｎ）＋ｃｒ（ｎ）と、適応フィルタ３０１から出力された出力信号ｏｃ（ｎ）と、の差分に基づくエラー信号の値ｅｃ（ｎ）が最小化されるように適応フィルタの係数を更新する。

【0033】

具体的には、第２分離部１０２の適応アルゴリズム３１１は、Ｌｃｈ入力信号ｃｌ（ｎ）とＲｃｈ入力信号ｃｒ（ｎ）とを加算した目的信号ｃｌ（ｎ）＋ｃｒ（ｎ）に所定の重みｇｃを積算した値と、適応フィルタ３０１から出力された出力信号ｏｃ（ｎ）と、の差分であるエラー信号の値ｅｃ（ｎ）が最小化されるように適応フィルタの係数を更新する。

【0034】

上記のような適応アルゴリズム３１１により係数が最適化された適応フィルタ３０１により、入力信号ｃｌ（ｎ）―ｃｒ（ｎ）からエラー信号ｅｃ（ｎ）に対応する独立成分のＣＣが出力され同相同振幅成分が分離される。そして、エラー信号ｅｃ（ｎ）に対応する同相同振幅成分をＬｃｈ入力信号ｘｌ（ｎ）とＲｃｈ入力信号ｘｒ（ｎ）とのセンタ成分と合わせるために、乗算器ｇｃｃの係数を０．５としてエラー信号ｅｃ（ｎ）に乗算することでｃｃ（ｎ）が生成される。

【0035】

また、Ｌｃｈ入力信号ｘｌ（ｎ）から同相同振幅成分ｃｃ（ｎ）を減算し、Ｒｃｈ入力信号ｘｒ（ｎ）から同相同振幅成分ｃｃ（ｎ）を減算することで、同相同振幅成分ｃｃ（ｎ）が含まれないＬｃｈ信号ｘｌ′（ｎ）及びＲｃｈ信号ｘｒ′（ｎ）が生成される。

【0036】

同相同振幅成分ｃｃ（ｎ）の信号がＣｃｈ出力信号としてセンタスピーカに割り当てられる。Ｌｃｈ信号ｘｌ′（ｎ）がＬｃｈ出力信号として左スピーカに割り当てられる。そして、Ｒｃｈ成分ｘｒ′（ｎ）がＲｃｈ出力信号として右スピーカに割り当てられる。

【0037】

図５は、第１実施形態に係る第１分離部１０１に入力される入力信号ｘｌ（ｎ），ｘｒ（ｎ）に含まれる成分の一例を示す図である。本例においては、Ｌｃｈ入力信号ｘｌ（ｎ）は、無相関成分ＵＬ、独立成分ＩＬ及び相関成分ＣＣ，ＣＬ１，ＣＬ２，ＣＲ１，ＣＲ２を含み、Ｒｃｈ入力信号ｘｒ（ｎ）は、無相関成分ＵＲ、独立成分ＩＲ及び相関成分ＣＣ，ＣＬ１，ＣＬ２，ＣＲ１，ＣＲ２を含む。

【0038】

ＤＳＰ２１に入力される左右の入力信号ｘｌ（ｎ），ｘｒ（ｎ）の信号レベル差は、相関成分ＣＣが０ｄＢ、相関成分ＣＬ１とＣＲ１が３ｄＢ、相関成分ＣＬ２とＣＲ２が６ｄＢ、無相関成分ＵＬ、ＵＲが∞、独立成分ＩＬとＩＲが∞である。本実施形態では、ＤＳＰ２１から出力される左右の出力信号ｘｌ′（ｎ），ｘｒ′（ｎ）の信号レベル差が入力信号ｘｌ（ｎ），ｘｒ（ｎ）の信号レベル差と同じ信号レベル差としつつ、相関成分ＣＣを独立させる方法を示す。

【0039】

Ｌｃｈ入力信号ｘｌ（ｎ）に含まれる無相関成分ＵＬは、Ｒｃｈ入力信号ｘｒ（ｎ）と相関がなく、背景音声に対応する成分である。Ｒｃｈ入力信号ｘｒ（ｎ）に含まれる無相関成分ＵＲは、Ｌｃｈ入力信号ｘｌ（ｎ）と相関がなく、背景音声に対応する成分である。背景音声は、例えば、ディスプレイ３１の左右全域に広がるように音像が定位する音声等である。

【0040】

Ｌｃｈ入力信号ｘｌ（ｎ）に含まれる独立成分ＩＬは、Ｒｃｈ入力信号ｘｒ（ｎ）と相関がなく、左側の端部音声に対応する成分である。Ｒｃｈ入力信号ｘｒ（ｎ）に含まれる独立成分ＩＲは、Ｌｃｈ入力信号ｘｌ（ｎ）と相関がなく、右側の端部音声に対応する成分である。端部音声は、例えば、ディスプレイ３１の左右の端部又は端部近傍に音像が定位する音声等である。例えば、左側の端部音声は、ディスプレイ３１の左端部に音像が定位し、右側の端部音声は、ディスプレイ３１の右端部に音像が定位する。

【0041】

図５において、独立成分ＩＬ，ＩＲに積算されている値である重み１．０は、左右チャンネル間の音声の出力レベル（音量）差を示している。すなわち、独立成分ＩＬに対応する左側の端部音声は、全て左チャンネル側から出力され、右チャンネル側からは出力されず、独立成分ＩＲに対応する右側の端部音声は、全て右チャンネル側から出力され、左チャンネル側からは出力されないことが示されている。

【0042】

相関成分ＣＣ，ＣＬ１，ＣＬ２，ＣＲ１，ＣＲ２は、Ｒｃｈ入力信号ｘｒ（ｎ）とＬｃｈ入力信号ｘｌ（ｎ）との間で相関があり、中間音声に対応する成分である。中間音声は、例えば、端部音声の左右の音像の定位位置より内側で音像が定位する音声等である。相関成分ＣＣは、中間音声の左右の音像範囲における中央位置に音像が定位する音声に対応する成分である。相関成分ＣＬ１は、当該音像範囲において中央位置より左側の位置に音像が定位する音声に対応する成分である。相関成分ＣＬ２は、当該音像範囲において相関成分ＣＬ１の音声の定位位置より左側であり端部音声の左側の音像の定位位置より右側の位置に音像が定位する音声に対応する成分である。相関成分ＣＲ１は、当該音像範囲において中央位置より右側の位置に音像が定位する音声に対応する成分である。相関成分ＣＲ２は、当該音像範囲において相関成分ＣＲ１の音声の定位位置より右側であり端部音声の右側の音像の定位位置より左側の位置に音像が定位する音声に対応する成分である。

【0043】

図５において、相関成分ＣＣ，ＣＬ１，ＣＬ２，ＣＲ１，ＣＲ２のそれぞれに積算されている値である重み（本例では０．９０，０．８０，０．７０，０．６０，０．４４）は、左右チャンネル間の音声の出力レベル差を示している。すなわち、相関成分ＣＬ１，ＣＬ２に対応する中間音声の左チャンネルからの出力レベルは、右チャンネルからの出力レベルより大きいことが示されている。また、相関成分ＣＬ２における左右チャンネル間の出力レベル差は、相関成分ＣＬ１における左右チャンネル間の出力レベル差より大きいことが示されている。相関成分ＣＲ１，ＣＲ２についても同様である。なお、ここで例示する重みは、左チャンネルにおける重みをＷｌ、右チャンネルにおける重みをＷｒとするとき、Ｗｌ^２＋Ｗｒ^２が１又は略１となるように設定されている。例えば、相関成分ＣＬ１の左右の重みは０．９０^２＋０．４４^２≒１．０となっており、相関成分ＣＬ２の左右の重みは０．８０^２＋０．６４^２＝１．０となっている。相関成分ＣＲ１，ＣＲ２についても同様である。

【0044】

上記のような入力信号ｘｌ（ｎ），ｘｒ（ｎ）と、目的信号ｘｌ（ｎ）―ｘｒ（ｎ），ｘｒ（ｎ）―ｘｌ（ｎ）と、の差分に基づいて、独立成分ＩＬ，ＩＲ及び無相関成分ＵＬ，ＵＲを分離させる。

【0045】

図６は、第１実施形態に係るＬｃｈ入力信号ｘｌ（ｎ）とＬｃｈ目的信号ｘｌ（ｎ）―ｘｒ（ｎ）との差分から独立成分ＩＲ及び無相関成分ＵＲを分離する方法の一例を示す図である。Ｌｃｈ目的信号ｘｌ（ｎ）―ｘｒ（ｎ）は、上述したように、Ｌｃｈ入力信号ｘｌ（ｎ）からＲｃｈ入力信号ｘｒ（ｎ）を減算した信号である。図６に示されるように、Ｌｃｈ入力信号ｘｌ（ｎ）及びＬｃｈ目的信号ｘｌ（ｎ）―ｘｒ（ｎ）の両方にＬｃｈ独立成分ＩＬ、Ｌｃｈ無相関成分ＵＬ及び相関成分ＣＬ１，ＣＬ２，ＣＲ１，ＣＲ２が含まれるため、Ｌｃｈ入力信号ｘｌ（ｎ）とＬｃｈ目的信号ｘｌ（ｎ）―ｘｒ（ｎ）との差分をとることにより、Ｒｃｈ入力信号ｘｒ（ｎ）に含まれるＲｃｈ独立成分ＩＲ及びＲｃｈ無相関成分ＵＲを分離できる。

【0046】

図７は、第１実施形態に係るＲｃｈ入力信号ｘｒ（ｎ）とＲｃｈ目的信号ｘｒ（ｎ）―ｘｌ（ｎ）との差分から独立成分ＩＬ及び無相関成分ＵＬを分離させる方法の一例を示す図である。Ｒｃｈ目的信号ｘｒ（ｎ）―ｘｌ（ｎ）は、上述したように、Ｒｃｈ入力信号ｘｒ（ｎ）からＬｃｈ入力信号ｘｌ（ｎ）を減算した信号である。図７に示されるように、Ｒｃｈ入力信号ｘｒ（ｎ）及びＲｃｈ目的信号ｘｒ（ｎ）―ｘｌ（ｎ）の両方にＲｃｈ独立成分ＩＲ、Ｒｃｈ無相関成分ＵＲ及び相関成分ＣＬ１，ＣＬ２，ＣＲ１，ＣＲ２が含まれるため、Ｒｃｈ入力信号ｘｒ（ｎ）とＲｃｈ目的信号ｘｒ（ｎ）―ｘｌ（ｎ）との差分をとることにより、Ｌｃｈ入力信号ｘｌ（ｎ）に含まれるＬｃｈ独立成分ＩＬ及びＬｃｈ無相関成分ＵＬを分離できる。

【0047】

そして、上記のように分離されたＬｃｈ独立成分ＩＬ及びＬｃｈ無相関成分ＵＬと、Ｌｃｈ入力信号ｘｌ（ｎ）と、の差分をとることにより、左チャンネルに対応するＬｃｈ相関成分ＣＣ，ＣＬ１，ＣＬ２，ＣＲ１，ＣＲ２を分離できる。また、上記のように分離されたＲｃｈ独立成分ＩＲ及びＲｃｈ無相関成分ＵＲと、Ｒｃｈ入力信号ｘｒ（ｎ）と、の差分をとることにより、右チャンネルに対応するＲｃｈ相関成分ＣＣ，ＣＬ１，ＣＬ２，ＣＲ１，ＣＲ２を分離できる。

【0048】

次に、図８は、第１実施形態に係る第２分離部１０２への入力信号に含まれる成分の一例を示す図である。第１分離部１０１から第２分離部１０２へ相関成分ＣＣ，ＣＬ１，ＣＬ２，ＣＲ１，ＣＲ２が出力される。具体的には、第１分離部１０１から出力されるＬｃｈ入力信号ｃｌ（ｎ）に含まれる成分とＲｃｈ入力信号ｃｒ（ｎ）に含まれる成分とが示されている。

【0049】

図９は、第１実施形態に係る第２分離部による同相同振幅成分を分離する方法の一例を示す図である。図９に示した様に、入力信号は、Ｌｃｈ入力信号ｃｌ（ｎ）からＲｃｈ入力信号ｃｒ（ｎ）を減算した信号とする。入力信号ｃｌ（ｎ）―ｃｒ（ｎ）は、適応フィルタへの入力信号を表す。また、入力信号ｃｌ（ｎ）―ｃｒ（ｎ）は、適応アルゴリズムへの入力信号を表す。目的信号は、Ｌｃｈ入力信号ｃｌ（ｎ）とＲｃｈ入力信号ｃｒ（ｎ）を加算した信号とする。

【0050】

第２分離部１０２の適応フィルタへの入力信号ｃｌ（ｎ）―ｃｒ（ｎ）と目的信号ｃｌ（ｎ）＋ｃｒ（ｎ）との差分から独立成分である同相同振幅成分ＣＣを分離する。入力信号ｃｌ（ｎ）―ｃｒ（ｎ）と目的信号ｃｌ（ｎ）＋ｃｒ（ｎ）との両方に相関成分ＣＬ１，ＣＬ２，ＣＲ１，ＣＲ２が含まれるため、入力信号ｃｌ（ｎ）―ｃｒ（ｎ）と目的信号ｃｌ（ｎ）＋ｃｒ（ｎ）との差分をとることにより、独立成分である同相同振幅成分ＣＣを分離できる。

【0051】

図１０は、第１実施形態に係る出力信号に含まれる成分の一例を示す図である。図１０（ａ）に示した様に、Ｃｃｈ出力信号は、同相同振幅成分ＣＣが出力される。例えば、乗算器ｇｃｃの係数を０．５とする場合は、同相同振幅成分ＣＣの重みは０．７となる。図１０（ｂ）は、Ｌｃｈ出力信号に含まれる成分と、Ｒｃｈ出力信号に含まれる成分と、Ｌｃｈ出力信号とＲｃｈ出力信号との信号レベル差を示す。

【0052】

Ｌｃｈ出力信号に含まれる成分は、Ｌｃｈ入力信号からＣｃｈ出力信号を減算した結果である。同様に、Ｒｃｈ出力信号に含まれる成分は、Ｒｃｈ入力信号からＣｃｈ出力信号を減算した結果である。そのため同相同振幅成分ＣＣが含まれない成分を出力できる。よって、左スピーカ２３ＬからＬｃｈ出力信号を出力させ、右スピーカ２３ＲからＲｃｈ出力信号を出力させることができる。さらに、センタスピーカ２３Ｃから同相同振幅成分ＣＣのみ分離させたＣｃｈ出力信号を出力させることができる。

【0053】

よって、Ｌｃｈ出力信号とＲｃｈ出力信号との信号レベル差に示す様に、ＣＣ成分を除いた出力信号の信号レベル差は、入力信号の信号レベル差と同じ差である。そのため、同相同振幅成分を除いた成分は入力信号と同じ音像を生成できる。

【0054】

図１１は、第１実施形態における各音声の出力場所と音像との関係の一例を示す図である。図１１に示した様に、表示装置１は、ディスプレイ３１と左スピーカ２３Ｌと右スピーカ２３Ｒとセンタスピーカ２３Ｃとを含む。本実施形態では、３つのスピーカによって複数の位置に音像を定位させることができる。

【0055】

出力制御部１０３は、センタスピーカ２３ＣにＣｃｈ出力信号を割り当てることで、同相同振幅成分ＣＣの音像Ｃをセンタスピーカ２３Ｃの設置位置に定位させることができる。出力制御部１０３は、左スピーカ２３ＬにＬｃｈ出力信号を割り当て、右スピーカ２３ＲにＲｃｈ出力信号を割り当てることで、無相関成分ＵＬ，ＵＲの音像ＵＵを左スピーカ２３Ｌと右スピーカ２３Ｒとの間の空間で広がるように定位させることができる。

【0056】

また、出力制御部１０３は、左スピーカ２３ＬにＬｃｈ出力信号を割り当てることで、独立成分ＩＬの音像ＬＬを左スピーカ２３Ｌの設置位置に定位させることができる。同様に、右スピーカ２３ＲにＲｃｈ出力信号を割り当てることで、独立成分ＩＲの音像ＲＲを右スピーカ２３Ｒの設置位置に定位させることができる。

【0057】

さらに、出力制御部１０３は、相関成分ＣＬ１、ＣＬ２、ＣＲ１，ＣＲ２からなる音像Ｌ２，Ｌ１，Ｒ１，Ｒ２を左スピーカ２３Ｌと右スピーカ２３Ｒとによって定位させることができる。

【0058】

具体的には、音像ＬＬは、Ｌｃｈ音声の左側の音像を示し、音像ＲＲは、Ｒｃｈ音声の右側の音像を示している。音像ＵＵは、背景音声の音像を示している。音像Ｃは、Ｃｃｈ音声の音像を示す。音像Ｌ１，Ｌ２は、Ｌｃｈ音声とＣｃｈ音声との中間音像を示している。また、音像Ｒ１，Ｒ２は、Ｒｃｈ音声とＣｃｈ音声との中間音像を示している。

【0059】

本実施形態の出力制御部１０３は、Ｌｃｈ独立成分ＩＬから生成されたＬｃｈ端部音声を左スピーカ２３Ｌから出力するように制御し、Ｒｃｈ独立成分ＩＲから生成されたＲｃｈ端部音声を右スピーカ２３Ｒから出力するように制御する。これにより、端部音声の左側の音像ＬＬを左スピーカ２３Ｌの設置位置に定位させ、端部音声の右側の音像ＲＲを右スピーカ２３Ｒの設置位置に定位させることができる。

【0060】

また、出力制御部１０３は、Ｌｃｈ無相関成分ＵＬから生成されたＬｃｈ背景音声を左スピーカ２３Ｌから出力するように制御し、Ｒｃｈ無相関成分ＵＲから生成されたＲｃｈ背景音声を右スピーカ２３Ｒから出力するように制御する。これにより、背景音声の音像ＵＵを左スピーカ２３Ｌの設置位置と右スピーカ２３Ｒの設置位置との間の空間で広がるように定位させることができる。

【0061】

また、出力制御部１０３は、Ｌｃｈ相関成分ＣＬ１，ＣＬ２，ＣＲ１，ＣＲ２から生成されたＬｃｈ中間音声を左スピーカ２３Ｌから出力するように制御し、Ｒｃｈ相関成分ＣＬ１，ＣＬ２，ＣＲ１，ＣＲ２から生成されたＲｃｈ中間音声を右スピーカ２３Ｒから出力するように制御する。これにより、中間音声の各音像Ｌ１，Ｌ２，Ｒ１，Ｒ２を、左右の端部音声の音像ＬＬ，ＲＲの定位位置の間に定位させることができる。

【0062】

また、出力制御部１０３は、同相同振幅成分ＣＣから生成されたＣｃｈ音声をセンタスピーカ２３Ｃから出力するように制御する。これにより、センタ音声の音像Ｃを、センタスピーカ２３Ｃの位置に定位させることができる。

【0063】

これにより、ステレオ信号から同相同振幅成分の抽出により、同相同振幅成分ＣＣを除いた音像定位を変えることなく、センタスピーカの位置に定位される高品質な音像を形成することができる。また、第１分離部１０１と第２分離部１０２とによりセンタスピーカ２３Ｃに割り当てることで、音像Ｃの定位が明瞭なＣｃｈ出力信号を生成できる。

【0064】

図１２は、第２実施形態に係る複数のスピーカの構成の一例を示す図である。図２において、表示装置１をディスプレイ３１の正面側から見たときの状態が例示されている。

【0065】

図１２に示されるように、本実施形態の表示装置１は、左スピーカ２３Ｌ、右スピーカ２３Ｒを備えている。左スピーカ２３Ｌは、ディスプレイ３１の下部の左側の端部付近に配置されている。右スピーカ２３Ｒは、ディスプレイ３１の下部の右側の端部付近に配置されている。または、例えば、複数のスピーカは、聴者からみたときに、聴者の左方に設置される左スピーカ２３Ｌと、聴者の右方に設置される右スピーカ２３Ｒとによって構成されてもよい。または、例えば、オーディオ装置の両側に設置される左スピーカ２３Ｌと右スピーカ２３Ｒとによって構成されてもよい。

【0066】

なお、左スピーカ２３Ｌ、右スピーカ２３Ｒの配置は一例であり、上記に限定されるものではない。

【0067】

図１３は、第２実施形態に係る第１分離部１０１及び第２分離部１０２の構成の一例を示す図である。第１分離部１０１については、第１実施形態と同様である。

【0068】

第２分離部１０２については、同相同振幅成分ＣＣを分離させることまで同様である。第２実施形態は、センタスピーカ２３Ｃが除かれており、また、出力制御部１０３にフィルタ回路３０２が設けられた場合を一例とする。

【0069】

第２分離部１０２によって分離される同相同振幅成分ＣＣは、フィルタ回路３０２により処理される。そして、Ｌｃｈ入力信号及びＲｃｈ入力信号に加算することで、Ｌｃｈ出力信号とＲｃｈ出力信号の同相同振幅成分ＣＣのみ強調された出力信号が生成される。

【0070】

例えば、乗算器ｇｃｃの係数が０の場合、Ｌｃｈ入力信号及びＲｃｈ入力信号の成分が変わらず出力される。また、乗算器ｇｃｃの係数が１の場合、Ｌｃｈ入力信号及びＲｃｈ入力信号の成分に同相同振幅成分ＣＣが強調されて出力される。そのため、乗算器ｇｃｃの係数により強調するレベルを調整できる。

【0071】

図１４は、第２実施形態における各音声の出力場所と音像との関係の一例を示す図である。図１４に示した様に、表示装置１は、ディスプレイ３１と左スピーカ２３Ｌと右スピーカ２３Ｒを含む。第２実施形態では、２つのスピーカによって複数の位置に音像を定位させることができる。

【0072】

図１３に示した様に、フィルタ回路３０２の処理によって、同相同振幅成分ＣＣからなる音像Ｃのみを強調させることが可能となる。これにより、音声のクオリティを向上させ同相同振幅成分ＣＣをより明瞭に再生させることができる。

【0073】

以上のように、本実施形態によれば、複数のスピーカから音声を出力するための処理を行うオーディオ装置であって、Ｌｃｈ入力音声信号及びＲｃｈ入力音声信号から音像定位を形成するのに用いる相関成分を分離する第１分離部によって相関成分を分離し、相関成分から同相同振幅となる音声信号成分を分離する第２分離部によって同相同振幅成分を分離し、同相同振幅成分から生成される音声をセンタスピーカ２３Ｃに割り当てることで、センタスピーカから出力される音声によって定位される音像Ｃのクオリティを向上させることができる。そのため、同相同振幅成分ＣＣをより明瞭に再生することができる。

【0074】

また、オーディオ装置の２つのスピーカの間に位置するセンタスピーカと２つのスピーカであるオーディオ装置の両側に位置する左スピーカと右スピーカとによって、同相同振幅成分ＣＣから生成される音声をセンタスピーカに割り当て出力するよう制御し、Ｌｃｈ入力信号及びＲｃｈ入力信号から同相同振幅成分ＣＣを減算した音声信号を左スピーカと右スピーカとに割り当て出力するように制御することで、各スピーカにそれぞれ定位される音像を生成できる。その結果、音像が互いに重なることによる音声の劣化や臨場感の低下を抑制できる。

【0075】

また、センタスピーカを含まない、オーディオ装置の両側に位置する左スピーカと右スピーカの場合、第２分離部によって生成された同相同振幅成分ＣＣを、Ｌｃｈ入力信号及びＲｃｈ入力信号に加算した音声信号を左スピーカと右スピーカとに割り当てることで、左スピーカと右スピーカとの間の中央位置に定位される同相同振幅成分の音像のクオリティを向上させることができる。また、第２分離部によって同相同振幅成分ＣＣを生成することで、左スピーカと右スピーカから出力する同相同振幅成分のみ強調させることができる。すなわち、音像が互いに重なることによる音声の劣化や臨場感の低下を抑制できる。

【0076】

上述したような表示装置１（ＤＳＰ２１）の機能を実現するためのプログラムは、コンピュータにインストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ－ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ－Ｒ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供されてもよい。また、当該プログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。また、当該プログラムを、インターネット等のネットワーク経由で提供又は配布するように構成してもよい。

【0077】

以上、本発明の実施形態について説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0078】

１…表示装置、２１…ＤＳＰ（オーディオ装置）、２３Ｌ…左スピーカ、２３Ｒ…右スピーカ、２３Ｃ…センタスピーカ、１０１…第１分離部、１０２…第２分離部、１０３…出力制御部、２０１Ｌ，２０１Ｒ…適応フィルタ（フィルタ部）、２１１Ｌ，２１１Ｒ…適応アルゴリズム（係数更新部）、３０１…適応フィルタ、３１１…適応アルゴリズム、３０２…フィルタ回路、Ｃ，Ｌ１，Ｌ２，ＬＬ，Ｒ１，Ｒ２，ＲＲ，ＵＵ…音像

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【手続補正書】

【提出日】2025-04-07

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のスピーカから音声を出力するための処理を行うオーディオ装置であって、
左チャンネルに対応する左入力音声信号及び右チャンネルに対応する右入力音声信号のそれぞれから、音像定位を形成するのに用いる相関成分を分離する第１分離部と、
前記第１分離部で分離した音声信号から、同相同振幅となる音声信号成分を分離する第２分離部と、
前記第２分離部で分離した音声信号を前記複数のスピーカから出力するよう制御する出力制御部と、
を備えるオーディオ装置。

【請求項2】

複数のスピーカから音声を出力するための処理を行うオーディオ装置であって、
前記複数のスピーカは、聴者からみたときに、聴者の左方に設置される左スピーカと、聴者の右方に設置される右スピーカと、前記左スピーカと前記右スピーカとの間に設置されるセンタスピーカと、を含み、
左チャンネルに対応する左入力音声信号及び右チャンネルに対応する右入力音声信号のそれぞれから、音像定位を形成するのに用いる相関成分を分離する第１分離部と、
前記第１分離部で分離した音声信号から、同相同振幅となる音声信号成分を分離する第２分離部と、
前記第２分離部で分離した音声信号を前記センタスピーカから出力するよう制御し、前記左入力音声信号から前記第２分離部で分離した音声信号を減算した音声信号を前記左スピーカから出力するよう制御し、前記右入力音声信号から前記第２分離部で分離した音声信号を減算した音声信号を前記右スピーカから出力するよう制御する出力制御部と、
を備えるオーディオ装置。

【請求項3】

前記複数のスピーカは、聴者からみたときに、聴者の左方に設置される左スピーカと、聴者の右方に設置される右スピーカと、を含み、
前記出力制御部は、
前記左入力音声信号に前記第２分離部で分離した音声信号を加算した音声信号を前記左スピーカから出力するよう制御し、
前記右入力音声信号に前記第２分離部で分離した音声信号を加算した音声信号を前記右スピーカから出力するよう制御する、
請求項１に記載のオーディオ装置。

【請求項4】

複数のスピーカから音声を出力するための処理を行うオーディオ制御方法であって、
左チャンネルに対応する左入力音声信号及び右チャンネルに対応する右入力音声信号のそれぞれから、音像定位を形成するのに用いる相関成分を分離する第１ステップと、
前記第１ステップで分離した音声信号から、同相同振幅成分となる音声信号成分を分離する第２ステップと、
前記第２ステップで分離した音声信号を前記複数のスピーカから出力するよう制御するステップと、
を含むオーディオ制御方法。