JPH01500159A - 音響符号化システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 音響符号化システム 本発明は一般的には音響信号処理システム、及びこのシステム内で使用される改 良されたノイズ低減システムに関し、より詳細には、複数の入力信号（仮想音響 イメージに関する音響データを含む）を後に復号してこの入力信号が実質的に複 製できるように２つの符号化情報信号を生成するために符号化するためのシステ ム、及びこの信号符号化システム内で使用するように設計された改良されたノイ ズ低減システムに関する．ここで使用される用語“仮想イメージ”は、情報信号 に応答して所定のパターンに配置されたラウドスビー力によって生成される音響 信号の組合せによって与えられるリスナーによって心理音響的に知覚される音響 の見掛けのソースを意味する．対応する数の音響情報を表わす少なくとも４つの 情報信号を表わす２つの符号化信号をレコーディング及び／あるいはブロード力 スティングするためのシステムは周知である。復号器システムが受信あるいはプ レーバックに際してこの２つの符号化された情報信号を復号して元の情報信号を 実質的に再生するために使用される。先行技術によるこのシステムはクウォドラ フォニック　システム（ｑｕａｄｒａｐｈｏｎｉｃ　ｓｙｓｔｅｍ）を含む。ク ウォドラフォニンク音響システムは、音響データが２つの符号化信号に符号化で き、この符号化された信号が少なくとも４つの別個の情報信号に復号できるとい う事実に基づいて開発されている．これら情報信号がリスナーの回りに所定のパ ターンで配置された少なくとも４つのラウドスビー力を駆動して仮想イメージを 生成するために使用される．これに関しては、例えば、合衆国特許第３６３２８ ８６号、３９４４７３５号：及びここで引用される合衆国特許第２７１４６４３ ３号；２８４５４９１号１３０６７２Ｂ７号；３０６７２９２号１３４０１２３ ７号；及び３７８６１９３号；３７９４７８１号１３７９８３７３号１３８１２ ２９ｓ号；３８２１４７１号、３８５６６８４号；３８２９６１５号及び３８３ ６７１５号を参照すること。

映画産業において多く使用される普通のシステムは、それぞれリスナーの前方、 右、左及び後方位置で再生されるべき音響情報を表わす４つの情報信号を符号化 するために使用される。このシステムは、４つの情報信号を後にフィルムのサウ ンドトランクのためにレコーディングされる２つの符号化信号に符号化するため の符号化マトリックスを含む、この音響信号が映画館で再生されるとき、この符 号化信号が復号マトリックスに加えられる。復号マトリックスは符号化マトリッ クスの補完であり、この４つの情報信号を実質的に再生する。この４つの情報信 号が次に映画館の正面、側面及び後部に位置された適当なラウドスピーカに加え られる。このサウンド　トラックはレコードされた信号に対して制限されたダイ ナミック　レンジを与えるため、２つの符号化された信号の各々をこの２つの信 号をレコーディング　トランクにレコーディングする前に周知の技術に従って圧 縮することが推奨される。このレコードされた信号は復号器マトリックスによっ て復号される前にレコーディングにおいて使用された圧縮と補完的な方法で拡張 される。

１９８４年２月２１日付けで合衆国特許申請番号５８１，６６０号として出願さ れ、現在合衆国特許第　号としてらに公布された泡出願人の前の方法においては 、この標準レコーディング技術に従って生成されたこの４つの情報信号に応答す る改良された音響再生システムがより良い音響再生を達成するために使用される 。この特許において説明のごとく、４つの情報信号を生成するために復号マトリ ックスにてこの２つの符号化された信号を復号するとき、個々の出力チャネル内 の利得をそのチャネル内に伝送される信号にて制御することによってより良い制 御が達成できる。さらに、出力チャネル内に生成される情報信号の信号利得を信 号エクスパングーを使用して制御することによって、より大きなダイナミック　 レンジが達成され、またこの２つの入力信号のＳ／Ｎ比が改良される。マルチバ ンドエクスパンダ−が個々の情報信号の信号利得を制御するために使用された場 合はさらに良い結果が達成できる。

泡出願人の前の合衆国特許第　号に開示の方法のもう一面においては、システム はリスナーの後方に大きな音響効果を与えるためにサラウンド信号を生成するた めの１つ以上のスピーカを含む、より具体的には、左右信号間の差及び前後信号 の間の差が左と右後方スピーカへの信号の量を制御して仮想イメージの指向性を 制御するためのステアリング信号を生成するために使用される。

泡出願人の前の特許に開示されるシステムは、最初から上に説明の標準に従って 符号化及び復号された信号の複製では優れた音響が達成できる。ただし、４つの 信号を符号化し、後に音響信号を復号するこの標準技術は３５ｍフォーマントの フィルムでは非常に効果的であるが、１６０フイルムの場合は技術的に問題があ る−ことが知られている。

一方、映画産業の今日の動向として、フィルムを１６ｍフォーマ、トで製作する 傾向にある。これはプリントが小さく、つまり、同等の３５０プリントの約４０ ％の長さであり、かさばらず、軽量であるためである。このため映画一本の長さ のフィルムを単一のカセフトに収容でき、従って、一本の映画を単一のループ　 フィルム　ストリップにすることができ、またフィルム　プリントの遠隔制御Ｊ が楽になる。ただし、１６０プリントを３５ｍの速度の４０％にて映写すること は、サウンドトラックからの音響の再生に問題を与える。速度が遅いと、ノイズ が目立ち易い、インパクト　ノイズ、例えば、プリントのサウンドトラック上の 汚れあるいは傷によって生成されるノイズは、速度の遅い１６重貢フィルムから 音響が再生されるときの方が対応する状況において速度の速い３５ｍフィルムか ら音響が再生されるときより致命的な影響を与える。１準の１５ｍｍは典型的に は約３５から４０ｄＢのＳ／Ｎ比をもつ、良好な信号再生を得るためには７０か ら８０ｄＢのＳ／Ｎ比が要求される。理論的には、良好なＳ／Ｎは、符号化され た信号をレコーディングの前に２＝１の圧縮比にて圧縮することによって達成さ れる。ただし、元の信号を３５１Ｎフイルム　フォーマットに符号化する標準の プロセスは、周知のカリフォルニア州すンフランシスコ所在のドルバイ　ラボラ トリーズ社（Ｄｏｌｂｙｌ、ａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ、　Ｉｎｃ）によって製造 及び販売されるドルバイ　Ａノイズ低減システム（Ｄｏｌｂｙ　Ａ　Ｎｏ１ｓｅ 　Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ　５ｙｓｔｅａ＋）を使用する。

この符号化システムは標準のドルバイＡ（Ｄｏｌｂｙ　Ａ）復号器を演算タイプ の増幅器のフィードバック　ループ内に使用することによって構成されるマルチ バンド圧縮器を使用する。ただし、この構成は個々の周波数バンド内の利得変動 を２０ｄＢ以下に制限する。

演算増幅器のフィードバック　ループ内に使用されるエクスパンダ−が７０から ８０ｄＢの全信号レンジをカバーするのに要求される利得変動が得られるように 適当に高い拡張比をもつ広いダイナミック　レンジの出力を与えるように設計さ れた場合、エクスパンダ−及び演算増幅器の両方の利得バンド幅問題が一体とな ってフィードバック　ループが発振なしに閉じることを不可能にする。つまり、 エクスバンダー利得が高い場合は高周波数の所に過剰の位相シフトが発生し、エ クスバンダー利得が低いときは、高周波数応答の損失が起こる。

より具体的には、高レンジ線形デシベル　エクスパンダーが通常約ＩＭＨｚの所 に４５°過剰位相シフトをもつ電圧あるいは電流にて制御される増幅器にて構成 される。エクスパンダ−及び演算増幅器によって形成されるフィードバック回路 内に使用される他の要素がこれと同一周波数付近で９０°の総過剰位相シフトを 起させる。高レベルにおいては、エクスパンダ−は頻繁にユニティ−以上の利得 をもつ。ナイキスト安定基準の制約内での安全動作のためには、全ループの回り の利得はエクスパンダ−及び演算増幅器による過剰位相シフトが１８００を起る ような全ての周波数においてユニティ−以下であるべきである。全フィードバッ クループの回りから見た演算増幅器の利得−バンド幅積は、従って、最大利得に おいてＩＭＨｚ以上とならないように制限される０通常、演算増幅器にはシング ル　ドミナント　ボール安定化（ｓｉｎｇｌｅｄｏＩｌｉｎａｎｔ　ｐｏｌｅ　 ５ｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ）が使用される。従って、システムはエクスパンダ −の高周波数チャネルの相対利得が約−６０ｄＢである場合ＩＫＨｚの遮断周波 数をもつ、これは明らかに音響用途に対しては満足できない。

結果として、ドルバイ（Ｄｏｌｂｙ）圧縮器の（信号のスペクトルレンジを通じ ての）総信号圧縮比が約１．３＝１に制限される。一方、これは復号器の拡張を 約１７１．３の補完拡張比に制限する。

このため、音響情報信号の符号化のプロセスにおいて単一形式のエクスパンダー にて正確な復号を可能とするマルチ　バンド音響圧縮器を使用することは、利得 変動の量が大きな場合実現不可能となる。

従って、本発明の一般的な目的は、上の問題を大きく低減あるいは解決する音響 信号を処理するための改良されたシステムを提供することにある。

本発明のもう１つの目的は、再生の際に情報信号間により大きな分離が提供され るように音響情報信号を符号化するための改良されたシステムを提供することに ある。

本発明のもう１つの目的は、再生あるいはプレイバック時に符号化信号を復号し たとき発生する恐れのある人為結果が太き（低減されるような方法で情報信号を 符号化するための改良されたシステムを提供することにある。

本発明のさらにもう１つの目的は、１６龍フイルムに対する音響情報信号のレコ ーディングに使用されるように設計された説明のタイプの改良された信号符号化 システムを提供することにある。

本発明のさらにもう１つの目的はより大きなＳ／Ｎをもつ符号化信号を提供する ための説明のタイプの改良された信号符号化システムを提供することにある。

本発明のさらにもう１つの目的は、情報信号を符号化するときより大きな圧縮比 を提供する説明のタイプの改良された信号符号化システムを提供することにある 。

これら及びその他の目的が音響データを含む複数の情報信号に応答してこのデー タのソースの仮想イメージを表わす少なくとも２つの符号化信号を生成するため の改良された信号符号化システムにて達成される。符号化された信号はその後こ の情報信号を再生するために符号化信号を復号するための復号マトリックス手段 を含む復号システムによって復号される。この信号符号化システムは、 情報信号に応答して符号化された信号を生成するための信号符号化手段；及び 情報信号の個々に対応するフィードバック信号を生成するための信号符号化手段 に結合された復号マトリックス手段の実質的な複製を含み； ここで、この符号化された信号がフィードバック信号に応答して符号化信号が復 号システムによって復号されるときこの復号マトリックスによって生成される人 為的なノイズが減少されるように修正される。

本発明のもう一面は、符号化プロセスの際に信号の全スペクトル　レンジを通じ てより大きな総圧縮化で信号圧縮の形式の信号利得変動を与えるための改良され たデバイスを提供することに関与する。これは後に明らかとなるようにここに説 明の信号符号化システム内での使用以外の他゛の用途にも使用できる。

従って、本発明のもう１つの目的は、上の問題を大きく低減あるいは解決する信 号利得変動を与えるための改良されたデバイスを提供することにある。

本発明のもう１つの目的は、補完拡張を使用して簡単に再生が可能な高い圧縮比 の信号圧縮を実現するための改良されたデバイスを提供することにある。

本発明のもう１つの目的は演算増幅器のフィードバック　ループ内に接続された 大きな利得変動においてエクスバングーの利得が高いときの高周波数の所での過 剰位相シフトあるいはエクスバングーの利得が低いときの高周波数応答の損失に よる発振なしに信号圧縮を実現するためのエクスバング−を含むタイプの改良さ れたデバイスを提供することにある。

本発明のさらにもう１つの目的は、大きな利得設定にて圧縮された情報信号の高 周波数スペクトル部分を遮断しない信号圧縮を実現するための演算増幅器のフィ ードバック　ループ内に接続されたエクスバングーを含むタイプの改良されたデ バイスを提供することにある。

これら及びその他の目的は入力信号に印加される信号利得を入力信号の少なくと も一部のダイナミック　レンジが修正されるように修正するためのシステムによ って達成される。ここでこのシステムは、入力信号に応答して出力信号を生成す るための演算増幅器手段及びこの演算増幅器手段のフィードバンク経路内に置か れた演算増幅器手段に対するフィードバック信号を生成するためのフィードバッ ク手段を含むタイプであり、このフィードバック手段は出力信号に応答して、ｌ １ｌＪ御信号に応答しまたこの関数としてフィードバック信号に利得を印加する ための手段、及びこの出力信号に応答してまたこの関数として制御信号を生成す るための手段を含む、これは改良点として： 演算増幅器手段が入力信号及びフィードバック信号に応答して、第２の制御信号 に応答してこの入力及びフィードバック信号に印加される信号利得を修正するた めの手段；及びこのフィードバック信号の少なくとも１部分に応答して第２の制 御信号を生成するための手段を含む。

本発明の他の目的も一部自明であり、また後に一部説明される。

本発明は、以下の詳細な説明において示される構造、要素の組合せ及びパーツの 配列をもつ装置から成り、本発明の範囲は請求の範囲によって示される。

本発明の特徴及び目的は以下の詳細な説明を付随の図面を参照しながら読むこと によって一層明白となる。

皿皿皇皿ｌ友反匪 第１図は当山願人による合衆国筒　号に開示される復号プレイバックシステムを 示し； 第２図は第１図のシステムによって生成される音響信号のプレイバンクのための 典型的なラウドスピーカ配置を示し；第３図は符号化信号を圧縮し、その後第１ 図のシステムあるいは他の類似するシステムにて情報信号をプレイバックすると きこの符号化された信号を補完的に拡張するための先行技術による方法のブロッ ク図を示し； 第４図は本発明による符号化システムの好ましい実施態様のブロック図を示し； 第５図は第４図に示される実施態様の本発明の一面に従ってより大きな信号圧縮 が達成できるように修正されたブロック図を示し； 第６図は本発明に従って製造され第４図及び第５図の実施態様内に使用される圧 縮器の詳細を一部ブロック図、一部略図にてより詳細に示し；そして 第７図は本発明による符号化システム内で使用される好ましい符号化マトリック スを示す略図である。

図面中、同一の番号は同一あるいは類似するパーツを指す。

詳胆星脱貝 第１図に示される信号復号システムは、第２図に示されるラウドスピーカ配置と ともに用られるように特に設計された当山願人による合衆国特許第　号に示され るタイプである。

大雑把に、符号化された信号は第１図に示される復号マトリックス２２の２つの 入力端子２０Ａと２０Ｂに加えられる。当山願人による特許において説明されて いるごと（、この復号システムはもともと映画産業において使用されるスプリン ト　バリアブルエリア（ｓｐｌｉｔ　ｖａｒｉａｂｌｅ　ａｒｅａ、　５ＶＡ） 標準に従って符号化された信号とともに使用されるように設計された。当山願人 による前の特許において説明のごとく、マトリックス２２は、好ましくは、対応 する出力端子２３の所の４つの情報信号を生成するための標準マトリックスであ る。この４つの符号化された情報信号は第２図に示されるリスナー１２に対する ４つの相対位置、つまり、正面、左、右及び背面位置におかれたラウドスピーカ 上で再生されるときの仮想イメージ（ｖｉｒｔｕａｌ　ｉｍａｇｅ）の位置の情 報を含む。第１図に示される復号システムは、これら４つの信号内に含まれる情 報を使用して、この信号情報がそれを強調することを示す場合、後方中央位置に 加えて、リスナーの左後方及び右後方位置から異なる音響が生成されるように、 これら背面スピーカ（ｒｅａｒ　５ｐｅａｋｅｒ）に対する追加の情報を生成す るように設計される。

第２図に示されるように、正面スピーカＩＯＡ、左スピーカ１０Ｂ、右スピーカ ＩＯｃ、並びに中央後方（サラウンド）スピーカＩＯＤ、左サラウンド　スピー カ１０Ｅ１及びサラウンドスピ・−力１０Ｆが使用される。マ“トリッシス２２ の出力はそれぞれ中央、左、右及びサラウンド　チャネル信号制御ユニット２４ Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ及び２４Ｄに接続される。大雑把に、個々の制御ユニット２ ４は、好ましくは、電圧制御増幅器（νｏｌｔａｇｅｃｏｎｔｒｏｌ　ａｍｐｌ ｉｆｉｅｒ　％　ＶＣＡ）、拡張のためのセット、及びこのＶＣＡへの信号レベ ル入力を検出して対応するチャネル情報信号に印加される信号利得を制御するた めの電圧制御増幅器に対する制御信号を生成するように設計された少なくとも１ つのレベル　センサを含む６個々のチャネル情報信号に与えられる信号利得は、 従って、チャネル信号の信号レベルの関数であり、検出された１３号１ノベルの 関数として拡張される０周知のごとく、拡張（ｅｘｐａｎｓｉｏｎ）は、非常に 低レベルの入力信号を減衰する一方において非常に大きな信号を増幅することに より、チャネル情報のダイナミックレンジを増加させ、信号のＳ／Ｎ比を増加さ せる技術である。

好ましくは、当山願人の合衆国特許第　号に示されるごとく、個々の制御ユニッ ト２４は、好ましくは、３バンドエクスバング−（ｔｈｒｅｅ　ｂａｎｄ　ｅｘ ｐａｎｄｅｒ）とされる。ここで、個々のチャネル信号のスペクトル　コンテン ト（中身）が３つのバンド、つまり、低バンド、中バンド、及び高バンドに分割 され、別個に拡張されその後結合される。使用される好ましい拡張プロセスが、 ディピッド　Ｅ、ブラックマー（Ｄａｖｉｄ　Ｅ、Ｂｌａｃｋｍｅｒ）に１９７ ４年１月２９日付けで公布された合衆国特許第３．７８９，１４３号に開示され ている。

ユニット２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃの出力は対応するスピーカ１０Ａ、ＩＯＢ、及 び１０Ｃに供給される０個々のユニット２４の中バンド　レベル　センサの出力 は対応するレベル出力端子２６の所に供給される。ユニット２４Ｂ及び２４Ｃの 中バンド出゛　力は左と右のチャネル信号の中バンド　レベルを比較し、これに 応答してこの差の関数として１つの信号を生成するＬ−Ｒステアリング信号発生 器２８Ａに供給される。同様に、ユニット２４Ａ及び２４Ｄの中バンド出力は中 央とサラウンド　チャネル信号の中バンド　レベルを比較し、この差に応答し７ てｄの関数として１つの信号を生成するためのＣ−Ｓステアリング信号発生器２ ８Ｂに供給される。ステアリング信号発生器の出力はサラウンド　エクスバンダ ー　ステアリング発生器３０の入力に加られ、一方、発生器３０はサラウンド　 エクスバング−制御ユニット３２に１つの制御信号を供給する。制御ユニット３ ２は制御ユニット２４Ｄからのサラウンド　チャネル信号出力をサラウンド　ラ ウドスピーカＩＯＤ、］、ＯＥ及びＩＯＦによって生成される仮想音響イメージ に指向性を与え、このイメージを向上させるように修正する。制御ユニット３２ は、従って、サラウンド　スピーカＩＯＤ。

１０Ｂ及びＩＯＦに加えられる信号を右左情報信号の間の差及び中央情報信号ど サラウンド情報信号との差に基づいて重み付けするように設計される。

最後に、Ｌ＋Ｒ情報を表わす中央情報信号が、好ましくは、ディピッド　Ｅ、ブ ラックマー（Ｄａｖｉｄ　Ｅ、Ｂｌａｃｌｖｅｒ）に公布された合衆国特許第４ ，４０４，４２７号に説明のタイプの検出器に加えられる。ここでは、レベル　 センサが、ローカル的に再生されるべき信号、例えば、マイクに接近した音声、 インパルス　ノイズ、あるいはスターカット　ミュージ７り（ｓｔａｃ、ｅａｔ ｏ　ａ＋ｕｓｉｃ）と関連する信号を複数のチャネルに接続されたスピーカによ って再生されるべきバックグラウンド　ミュージックと関連する信号から判別で きるように非常に速く変化する情報信号をゆっ（りと変化する情報信号と区別す るために使用される。検出器３４が検出器３４の極性出力を反転し、結果として の信号を中央チャネル信号制御信号ユニット２４信号のＶＣＡの制御入力端子に 加えるために制御バッファ３６に接続される。当山願人の前の合衆国特許第号に おいて開示のごとく、検出器３４は立体音響表現のために使用され、中央情報チ ャネル内のＬ＋Ｒ立体音響情報を使用して制御信号ユニット２４Ｃの中レンジＶ ＣＡをターンアップしくつまり、増幅し）、これによって、中央チャネル内のロ ーカルを示す信号、例えば、マイクに接近した音声を増幅する。多重チャネル上 に生成されるバンクグラウンド情報は、通常、ローカル化された情報よりも反響 性に冨むため、これらローカル信号の増幅は、ローカル情報、例えば、音声の聞 き易さを向上させ、また悪条件下において多重チャネル上に生成されるローカル 情報とバックグラウンド情報との間のバランスを向上さゼる。

当山願人の前の特許によって開示される第２図との関連で大雑把に説明のシステ ムは、もともと３５ｎフイルムに対し、て符号化され信号を上に説明の標準に従 って復号した場合は優れた音響再生を約束する。第３図に大雑把に示されるよう に、この符号化プロセスは、４つの左、中央、右及びサラウンド情報信号を符号 化マド・リフシス５０によって符号化することを含む。この符号化マトリックス ５０は対応する符号化入力端子４８に加えられる信号を当分野において周知の方 法で符号化する。マトリックス５０の出力端子５２の所に供給される符号化され た信号は、次に、レコーディング　チャネル５４内にレコードされる。その後の プレーバックにおいて、復号マトリックス２２が対応する出力端子２３の所に４ つの情報信号を供給し、一方、出力端子２３は第１図に説明のように第１図の実 施態様に４つの信号を加える。

当分野において周知の技術によって、個々の符号化された信号はチャネル５４上 にレコーディングされる前にマルチ　バンド圧縮器５６によって圧縮される０個 々の圧縮された信号は補完的な方法にて符号化信号を復号する前にエクスバング ー５８によって拡張される。この圧縮拡張プロセスは出力端子２３の所に供給さ れる符号化された情報信号のＳ／Ｎ比を向上させ、第１図のプレーバンク　シス テムに加えられる情報信号のダイナミック　レンジを向上させる。

４つの信号を符号化し、その後この音響信号を復号する標準の技術は（第１図の 復号器技術であれ、当分野において周知の他の技術であれ）、３５ｍｍフィルム 　フォーマットに対しては十分に満足できるが、１６龍フイルム　フォーマット では不十分であることが知られている。

前述のごとく、１６Ｍプリントを３５１の速度の４０％の速度で映写した場合、 サウンドトランクからの音声の再生に問題が発生する。速度が遅くなるとプリン トからのノイズが目立つ０例えば、汚れあるいは傷によって生成されたインパク ト　ノイズが、遅い映写速度の１６ｍフィルムから音響を再生した場合、よりひ どい悪影響を与えることとなる。標準の１６０は、典型的には、約３５から４０ ｄＢのＳ／Ｎ比をもつ。良好な信号再生には７０から８０ｄＢのＳ／Ｎを提供す ることが好ましい。理論的には、このＳ／Ｎ比は、符号化された信号がレコーデ ィングの前に圧縮器５６によって２：１の圧縮比に圧縮された場合に達成できる 。

ただし、ドルバイ　ラボラトリーズ（Ｄｏｌｂｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ） によって開発された信号符号化システム内で現在使用されている標準圧縮技術は 、約ｉ、３：ｉの総圧縮化を提供するのがやっとである。

このため、本発明の以前は、エクスパンダ−が復号信号を約１＝１．３の補完拡 張比だけ拡張するようにエクスパンダ−５８の拡張比を制限する必要があった。

本発明によると、要求される圧縮比をドルバイ　ラボラトリーズ（Ｄｏｌｂｙ　 Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ）によって開発された圧縮器によって課せられる制約 の問題なしに達成するための改良された符号化システムが提供される。

第４圀は好ましい符号化システムを示す。この符号化システムは復号器マトリッ クス２２によって生成される人為結果の影響を大きく減少するための手段を含む 。より具体的には、第３図の符号器が、この人為結果を生成する第１図の復号器 の部分、つまり、復号マトリックス２２を含むように設計される。

第４図において、４つの情報信号り、Ｃ，Ｒ及びＳは符号器回路の対応する４つ の入力端子４日に加えられる。個々の入力端子４８は圧縮器６２、好ましくは、 マルチ　バンドタイプ（３つのバンドで十分）の入力に加えられる。個々の圧縮 器６２の好ましい実施態様が第６図との関連でより詳細に説明される。個々の圧 縮器６２はその入力の所に受信される対応する信号を所望の圧縮比で圧縮する。

この圧縮比は、全ての圧縮器６２に対して同一に選択することも、さまざまなチ ャネル間のチャネル分離を向上させ、より鮮明な再生仮想イメージを定義するよ うに異なるチャネル間に重みを与えるように変化させることもできる。好ましい 実施態様においては、左及び右チャネルが１．３：］の同一圧縮比にて圧縮され 、一方、中央信号が１．２７１の比にてひかえめに圧縮され、そしてサラウンド 信号がｉ、ｓ：ｉの比にてたかめに圧縮される。符号化マトリックス５０Ａの出 力は総左及び総右立体音響情報ＬＴ及びＲアを表わす符号化された信号である。

マトリックス５０Ａは、好ましくは、第３図に示される先行技術によるマトリッ クスから第７図に詳細に示されるように修正される。符号化マトリックス５０Ａ の出力は第１図内に使用される復号マトリックスと同一の復号マトリックス２２ の入力に加えられる。復号マトリックスの４つの出力は、好ましくは、それぞれ 制御ユニット２４の４つの入力に接続される。制御ユニット２４は第１回に用ら れるものと同一である。

個々のエクスパンダ−２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｇ及び２４Ｄの低域、中域及び高域 フィルタの出力は、第６図により詳細に示されるように、対応する圧縮器６２Ａ 、６２Ｂ、６２Ｃ及び６２Ｄの低バス、中バンド及び高バス　バンドのレベル　 センサの入力に接続される。エクスパンダ−の出力はレコーディング　プロセス を監視するためにモニター６４に接続できる。ここで、エクスバングー２４は、 個々の信号の拡張に対する圧縮器によって提供されるのと逆のさまざまな重み係 数を提供することによって、圧縮器６２に補数を提供する。例えば、好ましくは 、左及び右情報信号は１　：　１．３の拡張比によって拡張され、中央情報信号 は１　：　１．２の比によって拡張され、そしてサラウンド情報信号は１：　１ ．５の比によって拡張される。この拡張は、第１図に示されるタイプの復号ユニ ット内で提供されるのと同一である。この復号ユニットは、符号器システムによ って符号化された信号をモニター６４がこの好ましい復号システムの対応する拡 張器の出力の所にこの信号が出現したときこれを検出できるように復号するため に使用される。

符号化システムの出力信号はそれぞれ符号化マトリックス６４の出力端子５２Ａ 及び５２Ｂの所に供給される。この出力端子５２Ａ及び５２Ｂは第４図に示され るように直接にレコーディングチャネルに加えることも、２つの対応する圧縮器 ５６Ａ及び５６Ｂに加えることもできる。一方、圧縮器５６Ａ及び５６Ｂは第５ 図に示されるようにレコーディング　チャネル５４に加えられる。

設計のごとく、マトリックス２２及び拡張器２４の低域、帯域及び高域通過フィ ルタはそれなしではプレイバックの際に復号マトリックス２２によって生成され る恐れのある人為結果を排除あるいは大きく低減させるための符号化信号に対す るフィードバック経路を提供する。こうして、レコーディング媒体に復号プロセ スの際に生成される人為結果が最小にされるように処理された２つの符号化され た信号が供給される。

第５図において、圧縮器５６は符号化された信号に追加の圧縮を提供する。符号 化された信号は復号の際にエクスパンダ−５８によって補完的に拡張される。圧 縮器６２に加えての圧縮器５６の使用は、レコーディング前の信号の比圧縮に倍 増効果をもつ。

より具体的には、圧縮器５６は符号化された信号を圧縮するために使用されるが 、これは圧縮器６２の効果と結合されたとき、左及び右情報信号を１．９５：１ の比、中央情報信号を１．８：１の比、そしてサラウンド情報信号を２．５１： １の比にて圧縮する効果をもつ、これは音響信号を１６０フィルム媒体にレコー ディングするときに必要とされる圧縮を提供する。プレーバンクの際にエクスパ ンダ−２４及び５８によって提供される結合された拡張はこれら圧縮比の補数で あるや 第６図において、圧縮器６２は、好ましくは、演算増幅器１００のフィードバッ ク経路内にエクスバングー９０が置かれたタイプとされる。本発明によると、演 算増幅器１００の利得−バンド幅積がエクスバングー９０の高バンド部分内で使 用される利得制御ユニットの逆数とされる。第６図の回路の総量ループ周波数応 答は、従って、高周波数バンドにおいてほぼ一定となる。この状態では、低周波 数バンドでのループ安定性問題が最小に押さえられる。

第６図に示されるごとく、復号マトリックス２２の出力は当山願人の合衆国特許 第　号に説明の３バンド　エクスパンダ−の形式の制御ユニット２４の入力に加 えられる。大雑把に、エクスパンダ−は、それぞれ復号マトリックスから受信さ れた対応する信号の低バンド、中バンド及び高バンド部分を供給するための低域 、帯域及び高域通過フィルタ８０ａ、８０ｂ及び８０ｃを含む。、これらフィル タの出力はレベル　センサ８２ａ。

８２ｂ及び８２ｃの入力に加えられる。一方、これらセンサの対応する出力は利 得制御ユニット８４ａ、８４ｂ及び８４ｃの制御入力に接続される。これら利得 制御ユニットの入力はそれぞれフィルタ８０の出力を受け、これらの出力は総和 増幅器８６を通じてモニター６４に接続される。

実質的にエクスバングー２４と同一のエクスパンダ−９０がここでも使用される 。エクスバングー９０はフィードバック　ループ内で演算増幅器１００と接続さ れ、圧縮器ユニット６２を形成する。エクスパンダ−９０はエクスパンダ−２４ と同一である。

エクスパンダ−２４の低域、帯域及び高域通過フィルタ８０ａ、８０ｂ及び８０ Ｃの出力はまたエクスパンダ−９０のレベル　センサ８２ｄ、８２ｅ及び８２ｆ の対応する入力に接続され、センサ８２ｄ、８２ｅ及び８２ｒ並びに利得制御ユ ニット８４ｄ、８４ｅ及び８４ｆへの入力は対応するフィルタ８０ａ、８０ｂ及 び８０ｃ並びにフィルタ８０ｄ、８０ｅ及び８０ｆの両方の出力を含む。圧縮器 ユニット６２の入力端子１０２は対応する端子４８から信号を受信する。入力端 子１０２は抵抗体１０４を通じてジャンクション１０６に接続される。ジャンク ション１０６はまた抵抗体１０８を通してこれからフィードバック信号を受信す るようにエクスバングー９０の出力に接続される。ジャンクション１０６はまた 利得制御ユニット１１０の入力に接続される。一方、利得側’＜Ｗユニット１１ ０の片方の出力ば演算増幅器１００の反転入力に接続され、演算増幅器１００の 非反転入力はシステムグランドに接続される。演算増幅器１００は互いに直列に 接続され、増幅器の出力と反転入力の間のフィードバック　ループ内に存在する 抵抗体１゛１２及びコンデンサ１】４をもつ。

増幅器１００の出力は圧縮器ユニットの出力１１６に接続され、一方、圧縮器ユ ニットは第４図及び第５図に示されるように、符号化マトリックス５０Ａの入力 に接続される。演算増幅器１００の出力は抵抗体１１８を通じて反転増幅器１２ ０の入力に接続される。反転増幅器１２０はフィードバック抵抗体１２２及びフ ィードバック　コンデンサ１２４を含む。反転増幅器１１６の出力はエクスパン ダ−９０の入力１２６に加えられ、これによってこのフィードバック　ループが 完結される。増幅器１００の出力はまた抵抗体１２８を通じてフィードバック　 コンデンサ１３２をもつ反転増幅器１３０に接続される。増幅器１３０の出力は 抵抗体１３４を通じてジャンクション１０６に接続され、演算増幅器１００とエ クスパンダ−９０によって形成されるループ内にＤＣ安定を提供する。

利得制？１１ユニット１１０は圧縮に対してセットされ、この制御入力は高周波 数レベルセンサ８２ｆからの出力信号を受信するように接続される。こうして、 センサ８２ｆはユニットの利得並びにループの安定性を制御する。動作において 、演算増幅器１００のフィードバック　ループ内のエクスバングー９０はエクス パンダ−２４をきっちりと補完する可変利得−バンド幅積を生成し、またエクス パンダ−２４の動作の全ての可能な利得設定下において安定性を維持する。

利得制御ユニット１１０が増幅器１００の入力の所に置かれ、エクスパンダ−９ ０がこの増幅器のフィードバック経路内に位置される第６図に図解のフィードバ ック技術は、信号の拡張にも使用できる。この場合は、エクスパンダ−９０が、 好ましくは、マルチ　バンド　タイプの圧縮器と交換される。ただし、利得制御 ユニット１１０は信号拡張にセントされる。さらに、増幅器１００の入力の所に 利得制御ユニット１１０を使用する技術は、エンド回路が実質的に全入力信号の 圧縮あるいは拡張に使用されるか、あるいは、例えば１９７８年７月１８日付け でディピッド　Ｅ。

ブラックマー（Ｄａｖｉｄ　Ｅ、Ｂｌａｃｋｍａｒ）らに公布された合衆国特許 第４１０１８４９号に開示の適応フィルタの場合のような入力信号の一部の圧縮 あるいは拡張に使用されるかにかかわらず、利得変動デバイスがフィードバック 　ループ内に置かれるような全ての回路、あるいは演算増幅器のまわりのフィー ドバック　ループ内に圧縮器あるいはエクスパンダ−を使用する他の任意のタイ プのデバイスを使用する全ての回路に使用できる。

第７図に示されるように、符萼化回路はそれぞれ左、中央、サラウンド及び右情 報信号を受信するための入力端子１４０Ａ、１４０Ｂ、１４０Ｃ及び１４０Ｄを 含む。これら入力端子は対応する抵抗体１４２Ａ、１４２Ｂ、１４２Ｃ，及び１ ４２Ｄを通じて対応するバッファ１４４Ａ、１４４Ｂ、１４４Ｃ及び１４４Ｄに 接続される。バッファ１４４Ａ及び１４４Ｄの出力はそれぞれ対応する抵抗体１ ４５Ａ及び１４５Ｆを通じて総和増幅器１４６Ａ及び１４６Ｂの入力に接続され る。増幅器１４６Ａ及び１４６Ｂの出力はそれぞれ符号化された信号Ｌｔ及びＲ １を供給するためにそれぞれ端子１４８Ａ及び１４８Ｂに接続される。バッファ １４４Ｂの出力は抵抗体１５０Ａ及び１５０Ｂを通じてＶＣＡ１５２Ａ及び１５ ２Ｂの信号入力に接続される。バッファ１４４Ｃの出力は抵抗体１５０Ｃを通じ てＶＣＡ１５２Ｃの信号入力に接続され、信号インバータ１５１、抵抗体１５０ Ｄを通じてＶＣＡ１５２Ｄの信号入力に接続される。ＶＣＡ１５２Ａ及び１５２ Ｃの出力は抵抗体１４５Ｂ及び１４５Ｄを通じて総和増幅器１４６Ａの入力に接 続される。ＶＣＡ１５２Ｂ及び１５２Ｄの出力は抵抗体１４５Ｃ及び１４５Ｅを 通じて総和増幅器１４６Ｂに接続される。ＶＣＡ１５２Ａ、１５２Ｂ、１５２Ｃ 及び１５２Ｄは、好ましくは、信号の利得を設定するために使用され、モニター ６４からの制御信号によって選択的に制御される。

制御モニター６４はＤＣ電圧源１５８に接続され、個々の符号化信号に与えられ る中央及びサラウンド信号の相対重み付与の量を制御し、これによってチャネル 分離を向上させる。これは、リスナー１２がサラウンド　スピーカＩＯＤ、ＩＯ Ｅ及びＩＯＦによって提供される指向性によってスピーカＩＯＡ、ＩＯＢ及び１ ０Ｃによるより大きく影響を受けるために好ましいことである。

さらに、この制御を使用して、信号を監視しているオペレータはパニングをシミ ュレートすることができる。つまり、ペアのＶＣＡ１５２Ａと１５２０あるいは １５２Ｂと１５２Ｄの片方を最大伝送にセントし、他の２つを最小伝送にセント することによって中央あるいはサラウンド入力上に存在する信号が片方から強く 出ている感じにすることができる。オペレータが片方のセットのＶＣＡに対する ＤＣ制御信号を増加し、他のセットに対するＤＣ制御信号を減少させると、再生 されたときの実際の音響は片方から他方にパンするように感じられる。制御が１ つのチャネル内でのみ必要な場合は、ペアのｖＣＡ１５２Ａ、１５２Ｂあルイは １５２Ｃ５１５２Ｄを省略できることは勿論である。

上に説明の符号化システムは、第４図の実施態様内の個々の情報信号に対して、 及び第５図の実施態様内の個々の情報及び符号化された信号に対して異なる圧縮 及び拡張係数を使用するためこれら情報信号が再生されたとき情報信号間のより 大きな分離を提供する。符号化プロセスの際に圧縮器のフィードバック経路内に 復号マトリックス２２を使用することによって、復号器内で生成される人為結果 がエクスバングー２４からの出力信号から・実質的に除去される。第４図及び第 ５図の両方のレコーディング　チャネルに提供される符号化された信号には、高 圧縮比の信号に対して高いＳ／Ｎが提供される。このため、この符号化システム は１６龍フイルムによって生成される音響信号のようなノイズの大きな信号を処 理するために楽に使用できる。最後に、第７図の符号化マトリックス内にＶＣＡ １５２を提供することによって、正面及び／あるいは後方サラウンド信号に選択 的な重みを与え、プレイバンクの際に仮想イメージの左右指向性を与えることが 可能である。

これに加え、第６図に示される圧縮器に具現される利得制御技術によって他の幾 つかの長所が達成される。より具体的には、補完拡張を使用することによってよ り高い圧縮比がＭｊｉｉに達成できる。演算増幅器１０６のフィードハック　ル ープ内に接続されたエクスパンダ−９０を含むタイプの圧縮器は、エクスパンダ −の利得が高いときに起る高周波数の所での過剰位相シフトに起因する、あるい はエクスパンダ−利得が低いときの高周波数レスポンスの損失に起因する発振な しに、比較的大きな利得変動下でも信号圧縮を達成できる。このタイプの圧縮器 は、比較的大きな利得設定で圧縮された情報信号の高周波数スペクトル部分をカ ントオフしない信号圧縮を提供する。

本発明の範囲から逸脱することなく上記の装置の幾つかの変更が可能であり、上 の説明あるいは添付の図面によって解説される全ての事項は、単に本発明の開示 を目的とし、本発明を限定するものではない。

先ｆｉ１社矯

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. １．音響データを含む複数の情報信号に応答して該データのソースの仮想イメー ジを表わす少なくとも２つの符号化された信号を生成するための信号符号化シス テムにおいて、該符号化された信号がその後該情報信号を再生するために該符号 化された信号を復号するための復号マトリックス手段を含む復号システムによっ て復号され、該信号符号化システムが： 該情報信号に応答して該符号化された信号を生成するための信号符号化手段；及 び 該情報信号の個々に対応するフィードバック信号を生成するための該信号符号化 手段に結合された該復号マトリックス手段の実質的な複製を含み； 該符号化された信号が該フィードバック信号に応答して該符号化された信号が該 復号システムによって復号されるとき該復号マトリックスによって生成される人 為的なノイズが減少されるように修正されることを特徴とするシステム。
2. ２．請求の範囲第１項に記載のシステムにおいて、該信号符号化手段が該情報信 号の個々に対応する制御信号に応答してこの関数として信号利得を印加するため の手段；及び個々の該情報信号の信号レベルの少なくとも１部分を検出し、情報 信号に応答して対応する制御信号を生成するための手段を含むことを特徴とする システム。
3. ３．請求の範囲第２項に記載のシステムにおいて、該個々の情報信号の信号レベ ルの少なくとも１部分を検出し、対応する制御信号を生成するための手段が個々 の該フィードバック信号の対応する信号レベルの少なくとも１部分を検出するた めの手段及び該対応する制御信号を該情報信号及び該フィードバック信号の両方 の関数としてこれに応答して生成するための手段を含むことを特徴とするシステ ム。
4. ４．請求の範囲第３項に記載のシステムにおいて、該個々の情報信号に信号利得 を印加するための手段が信号圧縮器であることを特徴とするシステム。
5. ５．請求の範囲第４項に記載のシステムにおいて、個々の該信号圧縮器が所定の 圧縮比に従って個々の該情報信号の重み付けを行なうようにセットされることを 特徴とするシステム。
6. ６．請求の範囲第５項に記載のシステムにおいて、該複数の情報信号がそれぞれ 該再生された情報信号がリスナーの前方、後、右及び左に位置するラウドスピー カを駆動するために使用されるそれぞれの位置の該仮想イメージの成分を表わし 、該後方情報信号を圧縮するための該圧縮器が該前方情報信号を圧縮するための 圧縮器より該後方情報信号の圧縮に対して大きな圧縮比を与え、個々の該左及び 右情報信号を圧縮するための圧縮器がそれぞれ該左及び右情報信号を圧縮するた めに該前方情報信号を圧縮するための圧縮器より大きく一方該後方情報信号を圧 縮するための圧縮器より小さな圧縮比を与えることを特徴とするシステム。
7. ７．請求の範囲第４項に記載のシステムにおいて、該圧縮器がマルチバンド圧縮 器であることを特徴とするシステム。
8. ８．請求の範囲第７項に記載のシステムにおいて、該マルチバンド圧縮器が該情 報信号を複数の周波数バンドに対応する複数の信号成分に分離するためのフィル タ手段、個々の該成分を複数の圧縮された信号成分が生成されるように別個に圧 縮するための手段、及び該圧縮された信号成分を結合するための手段を含み；該 復号マトリックス手段が該フィードバック信号を個々の該フィードバック信号に 対する複数のフィードバック信号成分が生成されるように該複数の周波数バンド に対応する複数の信号成分に分離するための第２のフィルタ手段を含み、個々の 該成分を別個に圧縮するための手段が該フィードバック成分の対応する１つに応 答することを特徴とするシステム。
9. ９．請求の範囲第１項に記載のシステムにおいて、該複数の情報信号がそれぞれ 該生成された情報信号がリスナーの前方、後方、右及び左に位置するラウドスピ ーカを駆動するために使用されたときそれぞれの位置の所の該仮想イメージの成 分を表わし、該符号化手段が該後方信号を表わす該情報信号を選択的に重み付け することによって該仮想イメージの左一右指向性を与えるための手段を含むこと を特徴とするシステム。
10. １０．請求の範囲第１項に記載のシステムにおいて、該複数の情報信号がそれぞ れ該生成された情報信号がリスナーの前方、後方、右及び左に位置するラウドス ピーカを駆動するために使用されたときそれぞれの位置の所の該仮想イメージの 成分を表わし、該符号化手段が該前方信号を表わす該情報信号を選択的に重み付 けすることによって該仮想イメージの左一右指向性を与えるための手段を含むこ とを特徴とするシステム。
11. １１．請求の範囲第１項に記載のシステムにおいて、さらに個々の該符号化され た信号を圧縮するための手段が含まれることを特徴とするシステム。
12. １２．入力信号に印加される信号利得を該入力信号の少なくとも一部のダイナミ ックレンジが修正されるように修正するためのシステムにおいて、該システムが 該入力信号に応答して出力信号を生成するための演算増幅器手段及び該演算増幅 器手段のフィードバック経路内に置かれた該演算増幅器手段に対するフィードバ ック信号を生成するためのフィードバック手段を含むタイプであり、該フィード バック手段が該出力信号に応答して、制御信号の関数としてこれに応答して該フ ィードバック信号に利得を印加するための手段、及び該出力信号の関数としてこ れに応答して該制御信号を生成するための手段を含み、 改良点として： 該演算増幅器手段が該入力信号及び該フィードバック信号に応答して、第２の制 御信号に応答して該入力及びフィードバック信号に印加される信号利得を修正す るための手段；及び該フィードバック信号の少なくとも１部分に応答して該第２ の制御信号を生成するための手段を含むことを特徴とするシステム。
13. １３．請求の範囲第１２項に記載のシステムにおいて、該フィードバック手段が 該出力信号を高周波数成分を含む複数の出力信号成分に分離するためのフィルタ 手段、個々の該出力信号成分に応答して対応する制御信号に応答してこの関数と して個々の該出力信号成分に利得を印加するための手段、対応する出力信号に応 答してこの関数として同様の複数のフィードバック信号成分が生成されるように 個々の該制御信号を生成するための手段、及び該フィードバック信号を生成する ために該複数のフィードバック信号成分を結合するための手段を含み、該第２の 制御信号を生成するための手段が高周波数出力信号成分に応答することを特徴と するシステム。
14. １４．請求の範囲第１３項に記載のシステムにおいて、該システムが圧縮器であ り、該フィードバック手段がマルチバンドエクスパンダーであることを特徴とす るシステム。
15. １５．請求の範囲第１４項に記載のシステムにおいて、該入力及びフィードバッ ク信号に印加される利得を修正するための該手段が高周波数出力信号成分の関数 としての利得をもつ電圧制御増幅器であることを特徴とするシステム。