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JP4335752B2 - Pseudo stereo signal generation apparatus and pseudo stereo signal generation program - Google Patents
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JP4335752B2 - Pseudo stereo signal generation apparatus and pseudo stereo signal generation program - Google Patents

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Description

本発明は、オーディオ信号を入力して擬似的にステレオ信号を生成する擬似ステレオ信号生成技術に関する。   The present invention relates to a pseudo stereo signal generation technique for generating an artificial stereo signal by inputting an audio signal.

現在、ステレオスピーカを搭載したオーディオ再生装置が広く普及している。ステレオスピーカがあれば、音楽CDなどで普通に利用されているステレオ信号を良好な音像で再生することが可能である。しかしながら、古い時代に録音された音楽コンテンツや、電子楽器で広く利用されているMIDI音源などはモノラル信号である場合が多く、モノラルオーディオ信号をステレオスピーカで再生しても、良好な音像を再生することできない。   Currently, audio playback devices equipped with stereo speakers are widely used. If there is a stereo speaker, it is possible to reproduce a stereo signal normally used in a music CD or the like with a good sound image. However, music content recorded in old times and MIDI sound sources that are widely used in electronic musical instruments are often monaural signals, and even when monaural audio signals are played back with stereo speakers, a good sound image is played back. I can't.

モノラルオーディオ信号に対して、ステレオ信号のように擬似的に音像を広げる擬似スレテオ技術として、ステレオサウンド社刊行のジョン・アーグル著、沢口真生訳、"ハンドブック・オブ・レコーディング・エンジニアリング"に記載されている、図5に示すローリゼンの方法が良く知られている。ローリゼンの方法では、ディレイ信号を原音に加算するか減算するかによって、ピークとディップが逆の相対な特性を得ることができることを利用して擬似ステレオ化している。これにより、両耳間で差が生じ、モノラルに比較して音像が広がったステレオ空間を実現することができる。   As a pseudo-threatio technology that expands the sound image of a monaural audio signal like a stereo signal, it is described in the book “Handbook of Recording Engineering” by John Argle, published by Stereo Sound Co., Ltd. The Lorisen method shown in FIG. 5 is well known. In the method of Lorisen, pseudo-stereo is made using the fact that the relative characteristics of the peak and the dip can be obtained depending on whether the delay signal is added to or subtracted from the original sound. Thereby, a difference occurs between both ears, and a stereo space in which the sound image is widened compared to monaural can be realized.

しかし、ローリゼンの方法では、全周波数にわたって同様の処理が行われるため、提示される音像は極めて不明瞭で、不自然なもととなるという問題がある。
また、特開平7-95696号公報では、信号の帯域を分割して夫々の帯域で異なる処理を実施する方式について開示されている。図6は同技術の原理を説明した図である。同公報によると、「直接音と反射音とのそれぞれの音像を定位させる定位回路を複数設け、定位回路はLPF(ローパスフィルタ)で分割した低域周波数成分についてはレベル差を付与し、BPF(バンドパスフィルタ)で分割した中域周波数成分についてノッチフィルタにより上下方向の定位を行い、HPF(ハイパスフィルタ)により分割した広域周波数成分についてはFIR(Finite Impulse Response)フィルタにより耳まわりだけの伝達関数のシミュレーションを行うことにより音像を定位させる」と記載されている。
However, since the same process is performed over all frequencies in the Laurizen method, there is a problem that the presented sound image is very unclear and unnatural.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-95696 discloses a method of dividing a signal band and performing different processing in each band. FIG. 6 illustrates the principle of this technology. According to the publication, “a plurality of localization circuits that localize the sound images of the direct sound and the reflected sound are provided, and the localization circuit gives a level difference to the low-frequency component divided by the LPF (low-pass filter). The middle frequency component divided by the band pass filter) is localized in the vertical direction by the notch filter, and the wide frequency component divided by the HPF (high pass filter) is transferred by the FIR (Finite Impulse Response) filter. The sound image is localized by performing a simulation ".

本公報によれば、モノラル音源を入力して、良好なステレオ音像が得られるが、直接音と反射音を生成する必要があり、もともと反射音のないMIDI音源などでは有効だが、入力信号そのものに反射音が含まれている音楽信号に適用すると過剰な反射音を生成することとなり、聴感上の劣化が生じるという問題がある。また、複数の音像定位手段を備えていることで装置規模が大きくなるという問題もある。   According to this publication, a good stereo sound image can be obtained by inputting a monaural sound source, but it is necessary to generate direct sound and reflected sound. When applied to a music signal containing reflected sound, excessive reflected sound is generated, and there is a problem that hearing deterioration occurs. In addition, there is also a problem that the apparatus scale is increased by providing a plurality of sound image localization means.

特開平7-95696号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-95696 ジョン・アーグル著、沢口真生訳、「ハンドブック・オブ・レコーディング・エンジニアリング」ステレオサウンド社、1988.6、P84-86By John Argle, translated by Masaki Sawaguchi, "Handbook of Recording Engineering" Stereo Sound, 1988.6, P84-86

本発明は上記問題点を鑑み、如何なるモノラルオーディオ信号に対しても良好な音像を生成することが出来、かつ装置規模の小さな擬似ステレオ信号生成装置を提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a pseudo stereo signal generation apparatus that can generate a good sound image for any monaural audio signal and that has a small apparatus scale.

この発明に係る擬似ステレオ信号生成装置は、
入力信号の低域成分を抽出するローパスフィルタと、同じく入力信号の高域成分を抽出するハイパスフィルタと、
ローパスフィルタからの出力信号を入力信号に対し無相関化して低域無相関化信号を得る無相関化手段と、
ハイパスフィルタの出力信号を入力信号に対し無相関化し、出力する高域無相関化手段と、
ローパスフィルタと、低域無相関化手段と、高域無相関化手段からの出力信号とを夫々正相で加算して出力する第1の加算器と
ローパスフィルタからの出力信号を正相で、低域無相関化信号と高域無相関化手段からの出力信号を逆相で加算して出力する第2の加算器とを備える。
The pseudo stereo signal generation device according to the present invention includes:
A low-pass filter that extracts the low-frequency component of the input signal, and a high-pass filter that also extracts the high-frequency component of the input signal,
Decorrelation means for decorrelating the output signal from the low-pass filter with respect to the input signal to obtain a low-band decorrelation signal;
A high-frequency decorrelation means for decorrelating and outputting the output signal of the high-pass filter with respect to the input signal;
The first adder that outputs the low- pass filter , the low- band decorrelation means, and the output signal from the high-band decorrelation means in the positive phase and the output signal from the low-pass filter in the positive phase, And a second adder for adding the output signal from the low-band decorrelation signal and the output signal from the high-band decorrelation means in reverse phase and outputting the result.

また、本発明による擬似ステレオ信号生成プログラムは、
オーディオ信号から擬似ステレオ信号を生成するためにコンピュータを、
入力信号の低域成分を抽出するローパスフィルタと、同じく入力信号の高域成分を抽出するハイパスフィルタ、
ローパスフィルタからの出力信号を入力信号に対し無相関化して低域無相関化信号を得る無相関化手段、
ハイパスフィルタの出力信号を入力信号に対し無相関化し、出力する高域無相関化手段、
低域無相関化信号とローパスフィルタからの出力信号と高域無相関化手段からの出力信号をそれぞれゲイン調整するゲイン調整手段、
ゲイン調整されたローパスフィルタからの出力信号を正相で、ゲイン調整された低域無相関化信号とゲイン調整された高域無相関化手段からの出力信号を正相で加算して出力する第1の加算器、
ゲイン調整されたローパスフィルタからの出力信号を正相で、ゲイン調整された低域無相関化信号とゲイン調整された高域無相関化手段からの出力信号を逆相で加算して出力する第2の加算器
として機能させるものである。
The pseudo stereo signal generation program according to the present invention is
Computer to generate a pseudo-stereo signal from the audio signal,
A low-pass filter that extracts the low-frequency component of the input signal, and a high-pass filter that also extracts the high-frequency component of the input signal,
Decorrelation means for decorrelating the output signal from the low-pass filter with respect to the input signal to obtain a low-band decorrelation signal;
High-pass decorrelation means for decorrelating and outputting the output signal of the high-pass filter with respect to the input signal,
Gain adjusting means for adjusting the gain of the low-band decorrelation signal, the output signal from the low-pass filter, and the output signal from the high-band decorrelation means , respectively;
The output signal from the gain-adjusted low-pass filter is output in positive phase, and the gain-adjusted low-frequency decorrelation signal and the output signal from the gain-adjusted high-frequency decorrelation unit are added in positive phase and output. 1 adder,
The output signal from the gain-adjusted low-pass filter is output in the positive phase, and the gain-adjusted low-band decorrelation signal and the output signal from the gain-adjusted high-band decorrelation means are added in reverse phase and output. It functions as an adder of 2.

本発明によると、ローパスフィルタ通過後の低域信号とハイパスフィルタ通過後の高域信号とを無相関化することにより、元の信号と無相関化信号を加算/減算した信号のパワーの差がなくなり、左右どちらかに偏った音像が生じることがなくなる。また、ボーカルなどの低域にパワーが集中している成分は中央付近にやや音像が広がって定位し、それ以外の高域成分はサラウンド化された自然なステレオ音像を提示することが可能となるという効果がある。さらに、2つのフィルタと1つの無相関化手段といくつかの乗算器、加算器だけで構成することが可能であるため、非常に小さい装置規模で実現することが可能である。
According to the present invention, the low-pass signal after passing through the low- pass filter and the high-pass signal after passing through the high-pass filter are decorrelated, so that the power difference between the original signal and the signal obtained by adding / subtracting the decorrelated signal is reduced. The sound image biased to either the left or right is not generated. In addition, components with concentrated power in the low frequency range such as vocals are localized with the sound image spreading slightly near the center, and other high frequency components can present a natural surround stereo image. There is an effect. Furthermore, since it can be configured with only two filters, one decorrelation means, several multipliers, and an adder, it can be realized with a very small device scale.

実施の形態1.
図1は、本発明による擬似ステレオ信号生成装置の原理説明図である。
まず、擬似ステレオ信号生成装置101にオーディオ信号102を入力する。入力されたオーディオ信号102をローパスフィルタ103(以下、LPFと称す。)およびハイパスフィルタ104(以下、HPFと称す。)に入力して低域信号105と高域信号106を得る。低域信号105は、無相関化手段107と乗算器108に入力される。高域信号106は信号強調手段111に入力される。
無相関化手段107では、入力信号105と相関のない信号を生成して低域無相関化信号109を得、低域無相関化信号109を乗算器110に向けて出力する。ここで、低域無相関化信号109は、低域のサラウンド信号として使用する。無相関化しない低域信号105は中央定位信号として使用する。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of a pseudo stereo signal generation apparatus according to the present invention.
First, the audio signal 102 is input to the pseudo stereo signal generation device 101. The input audio signal 102 is input to a low-pass filter 103 (hereinafter referred to as LPF) and a high-pass filter 104 (hereinafter referred to as HPF) to obtain a low-frequency signal 105 and a high-frequency signal 106. The low frequency signal 105 is input to the decorrelation means 107 and the multiplier 108. The high frequency signal 106 is input to the signal enhancement unit 111.
The decorrelation means 107 generates a signal having no correlation with the input signal 105 to obtain the low-band decorrelation signal 109, and outputs the low-band decorrelation signal 109 to the multiplier 110. Here, the low-band decorrelation signal 109 is used as a low-band surround signal. The low-frequency signal 105 that is not decorrelated is used as a central localization signal.

信号強調手段111では、入力された高域信号106を、人間の聴覚上で強調されるように信号の強調処理を施して高域サラウンド信号112を生成し、高域サラウンド信号112を乗算器113に向けて出力する。ここで、信号強調手段111での信号の強調処理としては、リバーブを付加したり、横方向からの頭部音響伝達特性を付与するなど任意の処理でよい。あるいは、本手段を省略してもよい。   In the signal enhancement means 111, the input high frequency signal 106 is subjected to signal enhancement processing so as to be enhanced on human hearing to generate a high frequency surround signal 112, and the high frequency surround signal 112 is multiplied by a multiplier 113. Output to. Here, the signal emphasis processing in the signal emphasizing means 111 may be any processing such as adding reverberation or adding a head acoustic transmission characteristic from the lateral direction. Alternatively, this means may be omitted.

3つの乗算器108,110,113では、夫々入力された信号のゲイン調整を行い、2つの加算器117,118に向けて出力する。2つの加算器117,118では、中央定位信号114はそれぞれ同相で、低域サラウンド信号115および高域サラウンド信号116は加算器117と加算器118では逆相で夫々加算し、擬似ステレオ信号119,120を生成する。   The three multipliers 108, 110, and 113 adjust the gains of the input signals, and output them to the two adders 117 and 118. In the two adders 117 and 118, the central localization signal 114 is in-phase, and the low-frequency surround signal 115 and the high-frequency surround signal 116 are added in opposite phases in the adder 117 and the adder 118, respectively, to generate pseudo stereo signals 119 and 120. .

ここで、ゲイン調整について補足しておく。乗算器113において高域サラウンド信号のゲインを上げれば、音像の広がり感が増す。乗算器110において、低域サラウンド信号のゲインを上げれば、音楽信号である場合は、ボーカルやドラムなどの音像が広がる。ただし、ゲインを上げすぎると、音像がぼやけるため、高域サラウンド信号よりはゲインを下げた方が聴感上は好ましくなる。そして、乗算器108において、中央定位信号のゲインを上げれば、全体的な音像が狭くなる。これらのゲインは固定してもよいが、外部から調整可能とすることにより、ユーザが好みの音像をつくることが可能となる。   Here, the gain adjustment will be supplemented. Increasing the gain of the high-frequency surround signal in the multiplier 113 increases the sense of spread of the sound image. In the multiplier 110, if the gain of the low-frequency surround signal is increased, the sound image of vocals, drums, etc. spreads in the case of a music signal. However, if the gain is increased too much, the sound image will be blurred. Therefore, lowering the gain than the high-frequency surround signal is preferable for hearing. When the gain of the central localization signal is increased in the multiplier 108, the overall sound image becomes narrower. These gains may be fixed, but by making adjustments possible from the outside, the user can create a desired sound image.

また、LPF103とHPF104の好適な性質としては、LPFとHPFの周波数特性を加算したときに、全周波数にわたってできるだけフラットな特性になることが好ましい。   Further, as a preferable property of the LPF 103 and the HPF 104, when the frequency characteristics of the LPF and the HPF are added, it is preferable that the characteristics become as flat as possible over the entire frequency.

本発明によると、LPF 103通過後の低域信号105を無相関化することにより、元の低域信号と低域無相関化信号を加算/減算した信号のパワーの差がなくなり、左右どちらかに偏った音像が生じることがなくなる。また、ボーカルなどの低域にパワーが集中している成分は中央付近にやや音像が広がって定位し、それ以外の高域成分はサラウンド化された自然なステレオ音像を提示することが可能となるという効果がある。また、2つのフィルタと1つの無相関化手段といくつかの乗算器、加算器だけで構成することが可能であるため、非常に小さい装置規模で実現することが可能である。   According to the present invention, by decorrelating the low-frequency signal 105 after passing through the LPF 103, there is no difference in the power of the signal obtained by adding / subtracting the original low-frequency signal and the low-frequency uncorrelated signal, so No biased sound image is produced. In addition, components with concentrated power in the low frequency range such as vocals are localized with the sound image spreading slightly near the center, and other high frequency components can present a natural surround stereo image. There is an effect. In addition, since it can be configured with only two filters, one decorrelation means, several multipliers, and an adder, it can be realized with a very small device scale.

実施の形態2.
一般的に、LPFとHPFには、過渡帯域があるが、この過渡帯域に注目すると、LPF、HPFの出力信号はこの過渡帯域において位相が揃ってしまうことが考えられる。特にLPF、HPFを同次のFIRフィルタで実現したときに位相が揃う。実施の形態1では、過渡帯域において、加算器118で位相のそろった高域・低域信号を逆相で加算することになるので、片方の信号だけ信号成分の減衰が生じる。これにより、過渡帯域の信号の音像が左右のどちらかに偏ってしまう。これを防ぐため、実施の形態1において、HPFの出力信号を高域無相関化手段に入力し、その後、信号強調手段に入力しても良い。
本実施の形態により、フィルタの過渡帯域における音像の偏りを防ぐことが可能となり、より良好な音像を提示させることが可能となるという効果がある。
Embodiment 2. FIG.
Generally, LPF and HPF have a transition band. If attention is paid to this transition band, the output signals of LPF and HPF may be in phase in this transition band. In particular, the phases are aligned when LPF and HPF are realized by the same FIR filter. In the first embodiment, in the transition band, the high-frequency / low-frequency signals having the same phase are added in the opposite phase by the adder 118, so that the signal component is attenuated only for one of the signals. As a result, the sound image of the signal in the transition band is biased to the left or right. In order to prevent this, in the first embodiment, the HPF output signal may be input to the high-band decorrelation unit and then input to the signal enhancement unit.
According to the present embodiment, it is possible to prevent the deviation of the sound image in the transition band of the filter, and it is possible to present a better sound image.

実施の形態3.
実施の形態1では、無相関化手段107を任意としたが、本発明に適した無相関化手段の性質としては、入力信号と無相関化手段からの出力信号を加算した和信号と、減算した差信号の信号パワーの差がほとんどなくなるような性質が望まれる。例えば、無相関化手段としてヒルベルト変換を適用してもよい。すなわち、入力信号をヒルベルト変換して、位相を90度進行させた信号を得れば、入力信号とヒルベルト変換した信号の和信号と差信号のパワーの差はゼロとなる。この性質を図2を用いて説明する。図2においてAはある単一のスペクトルを複素平面上にマッピングしたものである。Aの位相を90度進行させてBを得る。A+BとA-Bを求めると、それぞれの絶対値が等しくなることが判る。
また、ヒルベルト変換を用いると、ヒルベルト変換を施すブロックの境で不連続を生じる恐れがあるが、クロススペクトル法などを適用してスムーズに接続すればよい。
Embodiment 3 FIG.
In the first embodiment, the decorrelation unit 107 is arbitrary. However, the decorrelation unit suitable for the present invention is characterized by a sum signal obtained by adding the input signal and the output signal from the decorrelation unit, and subtraction. It is desired that the difference signal has almost no difference in signal power. For example, the Hilbert transform may be applied as the decorrelation means. That is, if the input signal is subjected to Hilbert transform and a signal whose phase is advanced by 90 degrees is obtained, the difference between the power of the sum signal and the difference signal of the input signal and the signal obtained by Hilbert transform becomes zero. This property will be described with reference to FIG. In FIG. 2, A is a map of a single spectrum on the complex plane. Advance A phase by 90 degrees to obtain B. When A + B and AB are obtained, it can be seen that their absolute values are equal.
Further, when the Hilbert transform is used, discontinuity may occur at the boundary between the blocks on which the Hilbert transform is performed. However, a smooth connection may be made by applying a cross spectrum method or the like.

あるいは、オールパスフィルタによって、位相を90度進行させる位相特性を近似的に実現してもよい。この場合、出力信号に不連続を生じることは原理的に無くなる。また、低次のオールパスフィルタを縦続接続することによって実現することも出来るため、装置規模の減少にも貢献することが出来る。
本実施の形態により、本発明に適した簡易な無相関化手段を実現することが出来るという効果がある。
Alternatively, a phase characteristic that advances the phase by 90 degrees may be approximately realized by an all-pass filter. In this case, discontinuity in the output signal is eliminated in principle. Further, since it can be realized by cascading low-order all-pass filters, it is possible to contribute to the reduction of the device scale.
This embodiment has an effect that a simple decorrelation unit suitable for the present invention can be realized.

実施の形態4.
図3は本発明による別の実施の形態を示す図である。実施の形態1との相違点は、入力信号の中域成分を抽出するバンドパスフィルタ(帯域通過フィルタ、以下BPFと称す。)と中域無相関化手段が追加されている点である。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 3 is a diagram showing another embodiment according to the present invention. The difference from the first embodiment is that a band pass filter (band pass filter, hereinafter referred to as BPF) for extracting a mid band component of the input signal and a mid band decorrelation means are added.

まず、擬似ステレオ信号生成装置101にオーディオ信号102を入力する。入力された信号102をLPF103、BPF301、HPF104に入力して低域信号105と中域信号302と高域信号106を得る。低域信号105は、無相関化手段107と乗算器108に入力される。中域信号302は、中域無相関化手段303と乗算器304に入力される。高域信号106は信号強調手段111に入力される。   First, the audio signal 102 is input to the pseudo stereo signal generation device 101. The input signal 102 is input to the LPF 103, the BPF 301, and the HPF 104 to obtain the low frequency signal 105, the mid frequency signal 302, and the high frequency signal 106. The low frequency signal 105 is input to the decorrelation means 107 and the multiplier 108. Midband signal 302 is input to midband decorrelation means 303 and multiplier 304. The high frequency signal 106 is input to the signal enhancement unit 111.

無相関化手段107では、入力信号105と相関のない信号を生成して低域無相関化信号109を得、低域無相関化信号109を乗算器110に向けて出力する。ここで、低域無相関化信号109は、低域のサラウンド信号として使用する。無相関化しない低域信号105は低域中央定位信号として使用する。   The decorrelation means 107 generates a signal having no correlation with the input signal 105 to obtain the low-band decorrelation signal 109, and outputs the low-band decorrelation signal 109 to the multiplier 110. Here, the low-band decorrelation signal 109 is used as a low-band surround signal. The low-frequency signal 105 that is not decorrelated is used as a low-frequency central localization signal.

中域無相関化手段303では、入力信号102と相関のない信号を生成して中域無相関化信号305を得、中域無相関化信号305を乗算器306に向けて出力する。ここで、中域無相関化信号305は、中域のサラウンド信号として使用する。無相関化しない中域信号302は中域中央定位信号として使用する。   The mid-band decorrelation unit 303 generates a signal having no correlation with the input signal 102 to obtain the mid-band decorrelation signal 305 and outputs the mid-band decorrelation signal 305 to the multiplier 306. Here, the mid-band decorrelation signal 305 is used as a mid-band surround signal. The mid-range signal 302 that is not decorrelated is used as a mid-range central localization signal.

信号強調手段111では、入力された高域信号106を、人間の聴覚上で強調されるように信号の強調処理を施して高域サラウンド信号112を生成し、高域サラウンド信号112を乗算器113に向けて出力する。ここで、信号強調手段111での信号の強調処理としては、リバーブを付加したり、横方向からの頭部音響伝達特性を付与するなど、任意でよい。あるいは、本手段を省略してもよい。   In the signal enhancement means 111, the input high frequency signal 106 is subjected to signal enhancement processing so as to be enhanced on human hearing to generate a high frequency surround signal 112, and the high frequency surround signal 112 is multiplied by a multiplier 113. Output to. Here, the signal enhancement processing by the signal enhancement means 111 may be arbitrary, such as adding reverb or adding a head acoustic transmission characteristic from the lateral direction. Alternatively, this means may be omitted.

5つの乗算器108,110,113,304,306では、夫々入力された信号のゲイン調整を行い、2つの加算器117,118に向けて出力する。2つの加算器117,118では、低域中央定位信号114と中域中央定位信号307はそれぞれ同相で、低域サラウンド信号115および中域サラウンド信号308、高域サラウンド信号116は加算器117と加算器118では逆相で夫々加算し、擬似ステレオ信号119,120を生成する。   The five multipliers 108, 110, 113, 304, and 306 adjust the gains of the input signals, and output them to the two adders 117 and 118. In the two adders 117 and 118, the low-frequency central localization signal 114 and the mid-frequency central localization signal 307 are in phase, and the low-frequency surround signal 115 and the mid-frequency surround signal 308, and the high-frequency surround signal 116 are the adder 117 and the adder 118. Then, the pseudo-stereo signals 119 and 120 are generated by adding them in opposite phases.

ここで、LPFとBPFとHPFの好適な性質としては、LPFとBPFとHPFの周波数特性を加算したときに、全周波数にわたってできるだけフラットな特性になることが好ましい。また、上記ではBPFとしたが、通過帯域が重ならないような複数のBPFを用いて、それぞれの帯域で無相関化処理を行い、帯域ごとに異なったゲイン調整を行うことによって、さらに細かい操作を行っても良い。
本実施の形態によると、低域と中域の2つの帯域において異なるゲイン調整が可能であるため、より木目細かい音像の調整が可能となる効果がある。
Here, as a preferable property of LPF, BPF, and HPF, when the frequency characteristics of LPF, BPF, and HPF are added, it is preferable that the characteristics become as flat as possible over all frequencies. In addition, although BPF is used in the above, more detailed operations can be performed by performing decorrelation processing in each band using multiple BPFs that do not overlap the passbands and performing different gain adjustments for each band. You can go.
According to the present embodiment, different gain adjustments are possible in the two bands, the low band and the middle band, so that there is an effect that it is possible to adjust a finer sound image.

実施の形態5.
実施の形態1ないし4は、全てモノラルオーディオ信号を対象としているが、ステレオオーディオ信号を対象とする事もできる。図4は、本発明をステレオオーディオ信号に対応させた別の実施の形態を示す図である。
Embodiment 5 FIG.
Embodiments 1 to 4 all target monaural audio signals, but can also target stereo audio signals. FIG. 4 is a diagram showing another embodiment in which the present invention is adapted to a stereo audio signal.

まず、擬似ステレオ信号生成装置401に左右のオーディオ信号402,403を入力する。左右信号402,403を加算器404と減算処理する加算器405に入力して和信号406と差信号407を得る。和信号406は実施の形態1に示された擬似ステレオ信号生成装置101と同様に構成され、同様に動作をする擬似ステレオ化手段416と乗算器408に入力される。擬似ステレオ化手段416では、入力信号406に対して擬似ステレオ化処理を行い、音像が拡大された左右の擬似ステレオ信号119、120を得、これを加算器412、413に向けて出力する。
乗算器408、409では、入力された信号のゲイン調整を行い、和信号410、差信号411を加算器412、413に向けて出力する。ここで、差信号411に関しては、左右で逆相となるように出力する。
First, the left and right audio signals 402 and 403 are input to the pseudo stereo signal generation device 401. The left and right signals 402 and 403 are input to an adder 404 and an adder 405 that performs subtraction processing to obtain a sum signal 406 and a difference signal 407. The sum signal 406 is configured in the same manner as the pseudo stereo signal generation apparatus 101 shown in the first embodiment, and is input to the pseudo stereo converting means 416 and the multiplier 408 operating in the same manner. The pseudo-stereo means 416 performs pseudo-stereo processing on the input signal 406 to obtain the left and right pseudo stereo signals 119 and 120 whose sound images are enlarged, and outputs them to the adders 412 and 413.
Multipliers 408 and 409 adjust the gain of the input signal, and output sum signal 410 and difference signal 411 to adders 412 and 413. Here, the difference signal 411 is output so as to be in opposite phases on the left and right.

加算器412、413では、入力された3つの信号を夫々加算し、左出力信号414と右出力信号415を生成する。
ここで、ゲイン調整について補足しておく。乗算器409において、差信号407のゲインを上げれば、左右信号の位相差が増すため、サラウンド効果が向上する。また、本実施の形態では、中央定位成分である和信号406も擬似ステレオ化して音像を拡大することができるので、より効果的なサラウンド効果を得ることが可能となる。
本実施の形態により、モノラル信号だけでなく、ステレオ信号に対しても、音像を拡大して提示することが可能となるという効果がある。
The adders 412 and 413 add the three input signals to generate a left output signal 414 and a right output signal 415, respectively.
Here, the gain adjustment will be supplemented. When the gain of the difference signal 407 is increased in the multiplier 409, the phase difference between the left and right signals increases, and the surround effect is improved. In this embodiment, the sum signal 406, which is the central localization component, can also be pseudo-stereo and the sound image can be enlarged, so that a more effective surround effect can be obtained.
According to the present embodiment, there is an effect that it is possible to enlarge and present a sound image not only for a monaural signal but also for a stereo signal.

なお、上記実施の形態1〜5に記載の処理はプログラムによりコンピュータを動作させることによっても実現することが可能である。   Note that the processing described in the first to fifth embodiments can also be realized by operating a computer by a program.

本発明をステレオスピーカを搭載したオーディオ再生装置に適用することで、モノラルオーディオ信号を擬似的にステレオ信号に変換して再生するができ、モノラルに比較して音像が広がったステレオ空間を実現することができる。
また、DVDレコーダ等において長時間記録モードをモノラルで行い再生時に本発明を適用して擬似ステレオ化し再生することで、少ない記録量で音像が広がったステレオ空間を実現できる。
By applying the present invention to an audio playback apparatus equipped with a stereo speaker, a monaural audio signal can be pseudo-converted into a stereo signal and played back, and a stereo space in which the sound image is widened compared to monaural is realized. Can do.
In addition, a stereo space in which a sound image spreads with a small recording amount can be realized by performing a long-time recording mode in monaural on a DVD recorder or the like and applying the present invention at the time of reproduction to perform pseudo-stereo reproduction.

本発明の実施の形態1による擬似ステレオ信号生成装置の構成図である。1 is a configuration diagram of a pseudo stereo signal generation apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. ヒルベルト変換の性質を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the property of Hilbert transformation. 本発明の別の実施の形態を示す構成図である。It is a block diagram which shows another embodiment of this invention. 本発明のさらに別の実施の形態を示す構成図である。It is a block diagram which shows another embodiment of this invention. ローリゼンの方法による擬似ステレオ信号生成装置の構成図である。It is a block diagram of the pseudo | simulation stereo signal generation apparatus by the method of Laurizen. 信号帯域を分割し夫々の帯域で異なる処理を施す技術の原理説明図である。It is principle explanatory drawing of the technique which divides | segments a signal zone | band and performs a different process in each zone | band.

符号の説明Explanation of symbols

101、401:擬似ステレオ信号生成装置、102:オーディオ信号、103:ローパスフィルタ、104:ハイパスフィルタ、105:低域信号、106:高域信号、107:無相関化手段、108、110、113:乗算器、109:低域無相関化信号、111:信号強調手段、112:高域サラウンド信号、114:中央定位信号、115:低域サラウンド信号、116:高域サラウンド信号、117、118:加算器、119、120:擬似ステレオ信号、302:中域信号、303:中域無相関化手段、304、306:乗算器、305:中域無相関化信号、402、403:オーディオ信号、404、405、412、413:加算器、406:和信号、407:差信号、408:乗算器、411:差信号、416:擬似ステレオ化手段。   101, 401: pseudo stereo signal generator, 102: audio signal, 103: low-pass filter, 104: high-pass filter, 105: low-frequency signal, 106: high-frequency signal, 107: decorrelating means, 108, 110, 113: Multiplier, 109: Low-band decorrelation signal, 111: Signal enhancement means, 112: High-frequency surround signal, 114: Central localization signal, 115: Low-frequency surround signal, 116: High-frequency surround signal, 117, 118: Addition 119, 120: pseudo stereo signal, 302: midband signal, 303: midband decorrelation means, 304, 306: multiplier, 305: midband decorrelation signal, 402, 403: audio signal, 404, 405, 412, 413: adder, 406: sum signal, 407: difference signal, 408: multiplier, 411: difference signal, 416: pseudo-stereoscopic means.

Claims (8)

オーディオ信号から擬似ステレオ信号を生成する装置において、
入力信号の低域成分を抽出するローパスフィルタと、
同じく入力信号の高域成分を抽出するハイパスフィルタと、
ローパスフィルタからの出力信号を入力信号に対し無相関化して低域無相関化信号を得る無相関化手段と、
ハイパスフィルタの出力信号を入力信号に対し無相関化し、出力する高域無相関化手段と、
ローパスフィルタからの出力信号と、低域無相関化手段からの出力信号と、高域無相関化手段からの出力信号とを夫々正相で加算して出力する第1の加算器と
ローパスフィルタからの出力信号を正相で、低域無相関化信号と、高域無相関化手段からの出力信号を逆相で加算して出力する第2の加算器とを備えたことを特徴とする擬似ステレオ信号生成装置。
In an apparatus for generating a pseudo stereo signal from an audio signal,
A low-pass filter that extracts the low-frequency component of the input signal;
Similarly, a high-pass filter that extracts the high-frequency component of the input signal,
Decorrelation means for decorrelating the output signal from the low-pass filter with respect to the input signal to obtain a low-band decorrelation signal;
A high-frequency decorrelation means for decorrelating and outputting the output signal of the high-pass filter with respect to the input signal;
A first adder that outputs the output signal from the low-pass filter, the output signal from the low-band decorrelation means, and the output signal from the high-band decorrelation means in positive phase, respectively, and the low-pass filter And a second adder for adding and outputting the output signal from the high-frequency decorrelation means in reverse phase. Stereo signal generator.
低域無相関化信号とローパスフィルタからの出力信号と高域無相関化手段からの出力信号をそれぞれ別個にゲイン調整し、双方の加算器に出力するゲイン調整手段を備えたことを特徴とする請求項1記載の擬似ステレオ信号生成装置。 Gain adjustment means for separately adjusting the gain of the low-frequency decorrelation signal, the output signal from the low-pass filter, and the output signal from the high-frequency decorrelation means , and outputting them to both adders is provided. 2. The pseudo stereo signal generation device according to claim 1. 高域無相関化手段からの出力信号にリバーブを付加、又は横方向からの頭部音響伝達特性を付与し、夫々の加算器に出力する信号強調手段を備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の擬似ステレオ信号生成装置。 2. A signal emphasizing unit that adds reverb to the output signal from the high-frequency decorrelation unit or adds a head-related sound transmission characteristic from the lateral direction and outputs the resultant signal to each adder. Or the pseudo stereo signal generation device according to 2. 各無相関化手段としてヒルベルト変換を用いて処理する構成にしたことを特徴とする請求項1ないしの何れかに記載の擬似ステレオ信号生成装置。 Pseudo stereo signal generating apparatus according to any one of claims 1, characterized in that a configuration for processing using Hilbert transform as the decorrelation means 3. 各無相関化手段としてオールパスフィルタを用いたことを特徴とする請求項1ないしの何れかに記載の擬似ステレオ信号生成装置。 Pseudo stereo signal generating apparatus according to any one of 3 claims 1 characterized by using the all-pass filter as the decorrelation means. 入力信号の中域成分を抽出するバンドパスフィルタと、
バンドパスフィルタからの出力信号を入力信号に対し無相関化して中域無相関化信号を得る中域無相関化手段と、
中域無相関化信号とバンドパスフィルタからの出力を夫々ゲイン調整するゲイン調整手段をさらに備え、
第1の加算器はゲイン調整されたバンドパスフィルタからの出力信号とゲイン調整された中域無相関化手段の出力信号を正相で更に加算し、
第2の加算器はゲイン調整されたバンドパスフィルタからの出力信号は正相で、ゲイン調整された中域無相関化手段の出力信号は逆相で更に加算する構成にされたことを特徴とする請求項2記載の擬似ステレオ信号生成装置。
A bandpass filter that extracts the mid-frequency components of the input signal;
Midband decorrelation means for decorrelating the output signal from the bandpass filter to the input signal to obtain a midband decorrelation signal;
Further comprising gain adjustment means for adjusting the gain of the output from the mid-band decorrelation signal and the band pass filter,
The first adder further adds, in positive phase, the output signal from the band-pass filter whose gain has been adjusted and the output signal from the mid-band decorrelation means whose gain has been adjusted,
The second adder is configured to further add the output signal of the gain-adjusted band-pass filter in the positive phase and the gain-adjusted output signal of the mid-band decorrelation means in the negative phase. The pseudo stereo signal generation device according to claim 2.
入力信号がステレオ信号の場合、入力ステレオ信号の左右信号を加算と減算して夫々和信号と差信号を求める加算器と
差信号と和信号のゲインを夫々調整するゲイン調整手段と、
和信号を入力して擬似ステレオ信号を得る、請求項1記載の擬似ステレオ信号生成装置で構成される擬似ステレオ化手段と、
擬似ステレオ化手段の一方の出力と、ゲイン調整された和信号と差信号を夫々正相で加算して出力する第3の加算器と、
上記擬似ステレオ化手段の他方の出力と、ゲイン調整された和信号は夫々正相で、ゲイン調整された差信号は逆相で加算して出力する第4の加算器と
を備えたこと特徴とする擬似ステレオ信号生成装置。
When the input signal is a stereo signal, an adder that obtains a sum signal and a difference signal by adding and subtracting the left and right signals of the input stereo signal, and a gain adjusting means that adjusts the gain of the difference signal and the sum signal, respectively.
The pseudo-stereo signal generating means configured by the pseudo-stereo signal generation device according to claim 1, wherein a pseudo-stereo signal is obtained by inputting a sum signal;
A third adder that outputs one of the outputs of the pseudo-stereoizing means, the gain-adjusted sum signal and the difference signal, respectively, added in positive phase;
And a fourth adder for adding and outputting the other output of the pseudo-stereoizing means and the gain-adjusted sum signal in the positive phase and the gain-adjusted difference signal in the opposite phase, respectively. A pseudo stereo signal generating device.
オーディオ信号から擬似ステレオ信号を生成するためにコンピュータを、
入力信号の低域成分を抽出するローパスフィルタと、同じく入力信号の高域成分を抽出するハイパスフィルタ、
ローパスフィルタからの出力信号を入力信号に対し無相関化して低域無相関化信号を得る無相関化手段、
ハイパスフィルタの出力信号を入力信号に対し無相関化し、出力する高域無相関化手段、
低域無相関化信号とローパスフィルタからの出力信号と高域無相関化手段からの出力信号をそれぞれゲイン調整するゲイン調整手段、
ゲイン調整されたローパスフィルタからの出力信号を正相で、ゲイン調整された低域無相関化信号とゲイン調整された高域無相関化手段からの出力信号を正相で加算して出力する第1の加算器、
ゲイン調整されたローパスフィルタからの出力信号を正相で、ゲイン調整された低域無相関化信号とゲイン調整された高域無相関化手段からの出力信号を逆相で加算して出力する第2の加算器
として機能させるための擬似ステレオ信号生成プログラム。
Computer to generate a pseudo-stereo signal from the audio signal,
A low-pass filter that extracts the low-frequency component of the input signal, and a high-pass filter that also extracts the high-frequency component of the input signal,
Decorrelation means for decorrelating the output signal from the low-pass filter with respect to the input signal to obtain a low-band decorrelation signal;
High-pass decorrelation means for decorrelating and outputting the output signal of the high-pass filter with respect to the input signal,
Gain adjusting means for adjusting the gain of the low-band decorrelation signal, the output signal from the low-pass filter, and the output signal from the high-band decorrelation means , respectively;
The output signal from the gain-adjusted low-pass filter is output in positive phase, and the gain-adjusted low-frequency decorrelation signal and the output signal from the gain-adjusted high-frequency decorrelation unit are added in positive phase and output. 1 adder,
The output signal from the gain-adjusted low-pass filter is output in the positive phase, and the gain-adjusted low-band decorrelation signal and the output signal from the gain-adjusted high-band decorrelation means are added in reverse phase and output. A pseudo-stereo signal generation program for functioning as an adder of 2.
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