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JP5161848B2 - Multi-channel sound reproduction apparatus and multi-channel sound reproduction program - Google Patents
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JP5161848B2 - Multi-channel sound reproduction apparatus and multi-channel sound reproduction program - Google Patents

Multi-channel sound reproduction apparatus and multi-channel sound reproduction program Download PDF

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本発明は、音響信号処理とスピーカーの駆動方式とに係り、特に、スピーカーの台数より少ない数のアンプと、主成分分析による信号処理とを利用して多チャネル音響再生を実現する多チャネル音響再生装置および多チャネル音響再生プログラムに関する。   The present invention relates to acoustic signal processing and speaker driving methods, and in particular, multi-channel acoustic reproduction that realizes multi-channel acoustic reproduction using a smaller number of amplifiers than the number of speakers and signal processing based on principal component analysis. The present invention relates to a device and a multi-channel sound reproduction program.

近年、デジタル放送の普及やDVD等の大容量化に伴い、家庭内において多チャネルの音響装置を利用する機会が増えてきている。多チャネル音響とは、5.1chサラウンドなどに代表される高い音響的臨場感を再現するシステムであり、複数の音響信号とスピーカーを利用する音響再生方式である。   In recent years, with the spread of digital broadcasting and the increase in capacity of DVDs and the like, opportunities to use multi-channel audio devices in the home are increasing. Multi-channel sound is a system that reproduces a high acoustic presence, represented by 5.1ch surround, and is a sound reproduction method that uses a plurality of sound signals and speakers.

多チャネル音響において、1つのチャネルに対して1台のスピーカーが要求されるが、一般に、1台のスピーカーには1台のアンプ(増幅装置・駆動装置)が必要となるため、多チャネル音響再生を実現するためには、スピーカーと同数のアンプが要求される。   In multi-channel sound, one speaker is required for one channel, but generally one amplifier (amplifier / drive device) is required for one speaker, so multi-channel sound reproduction. To achieve this, the same number of amplifiers as speakers are required.

図9は、従来の多チャネル音響再生装置の構成を示すブロック図である。図9において、1台のスピーカーには1台のアンプが接続され、スピーカーの数と同数の音響信号(チャネル)が、アンプを介してスピーカーに出力されている。   FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a conventional multi-channel sound reproducing apparatus. In FIG. 9, one amplifier is connected to one speaker, and the same number of acoustic signals (channels) as the number of speakers are output to the speakers via the amplifier.

しかし、多チャネル音響においては、多数のチャネル全てが均等に使用されているわけではなく、コンテンツの種類に依らず、ある程度の偏りがあることが知られている(非特許文献1)。
非特許文献1では、いくつかの音源(コンテンツ)に対して、所定の時間間隔において、複数のチャネルを変量として主成分分析を行っている。そして、平均の寄与率が高い主成分を選び出し、それらについて、重み係数パターンを調べたところ、所定のチャネルは他のチャネルと比べ、特に重要なものとして利用されていることが示されている。
However, in multi-channel sound, it is known that not all channels are used evenly, and there is a certain degree of bias regardless of the type of content (Non-Patent Document 1).
In Non-Patent Document 1, principal component analysis is performed on several sound sources (contents) using a plurality of channels as variables at predetermined time intervals. Then, when principal components having a high average contribution rate are selected and the weight coefficient pattern is examined for them, it is shown that the predetermined channel is used as a particularly important channel compared with other channels.

また、特許文献1は、この点を踏まえ、1台のアンプによる多チャネル駆動を提案したものである。これは、各チャネルの信号成分を分析して、信号レベルによる重み付けを行った駆動時間をそれぞれのスピーカーに配分する方式である。   Further, Patent Document 1 proposes multi-channel driving by one amplifier based on this point. This is a method of analyzing the signal component of each channel and allocating the driving time weighted by the signal level to each speaker.

特開2003−304125号公報JP 2003-304125 A

中山靖茂、濱崎公男、安藤彰男、“22.2マルチチャンネル音響コンテンツのチャネル間統計量の分析”、日本音響学会講演論文集、2-1-6、pp.447-448、2006年9月Takashi Nakayama, Kimio Amagasaki, Akio Ando, "22.2 Analysis of inter-channel statistics of multi-channel audio content", Proceedings of the Acoustical Society of Japan, 2-1-6, pp.447-448, September 2006

非特許文献1に示されているように、多チャネル音響においては、コンテンツの種類に依らず、チャネル使用に偏りがある。そのため、全てのチャネル(スピーカー)にそれぞれアンプを用意し、動作頻度に関わらず待機させる使用方法は、電力的な観点・部屋の利用率の両面から、非効率的であるという問題がある。   As shown in Non-Patent Document 1, in multi-channel sound, there is a bias in channel use regardless of the type of content. For this reason, there is a problem that a method of using amplifiers for all channels (speakers) and making them stand by regardless of the operation frequency is inefficient in terms of both power and room utilization.

また、特許文献1は、この点を踏まえ、1台のアンプによる多チャネル駆動を提案したものであるが、1台のアンプでの駆動方式のため、例えば、本出願人である日本放送協会が開発を進めている22.2ch音響やライブ音場再現手法(濱崎他、「高品質ライブ音場再現方式の概要」、PROSOUND、2009年4月号、pp.49-54)のようにスピーカーの台数が大幅に増えると、あるスピーカーから音の出ていない無音時間が増えてしまうという問題がある。   In addition, Patent Document 1 proposes multi-channel driving by one amplifier based on this point. However, for example, the Japan Broadcasting Corporation, which is the present applicant, has a driving method using one amplifier. Speakers such as 22.2ch sound and live sound field reproduction methods (Amagasaki et al., “Overview of high-quality live sound field reproduction method”, PROSOUND, April 2009, pp.49-54) When the number increases significantly, there is a problem that the silent time when no sound is output from a certain speaker increases.

本発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、駆動スピーカー台数より少ない台数のアンプと、主成分分析による信号処理とを利用して、効率的かつ効果的に信号・電力を分配し、簡便かつ経済的な多チャネル音響を実現する多チャネル音響再生装置および多チャネル音響再生プログラムを提供することを課題とする。   The present invention has been made to solve such problems, and efficiently and effectively distributes signals and power by using a smaller number of amplifiers than the number of driving speakers and signal processing by principal component analysis. An object of the present invention is to provide a multi-channel sound reproducing apparatus and a multi-channel sound reproducing program that realize simple and economical multi-channel sound.

本発明は、前記課題を解決するために創案されたものであり、まず、請求項1に記載の多チャネル音響再生装置は、チャネル数と同数のスピーカーと、チャネル数より少ない数のアンプとで、多チャネル音響を再生する多チャネル音響再生装置であって、時分割手段と、主成分分析手段と、切替手段と、重み付け手段と、を備える構成とした。   The present invention was devised to solve the above-mentioned problems. First, a multi-channel sound reproduction apparatus according to claim 1 is composed of speakers having the same number as the number of channels and amplifiers having a number smaller than the number of channels. A multi-channel sound reproducing apparatus that reproduces multi-channel sound, comprising a time division unit, a principal component analysis unit, a switching unit, and a weighting unit.

かかる構成において、多チャネル音響再生装置は、時分割手段によって、入力される多チャネルの前記音響信号を、所定の時間間隔ごとに、所定回数サンプリングする。ここで、所定の時間とは、聴感上十分短い時間であり、例えば、サンプリング周波数が48kHzの場合に、2048サンプル分である。   In such a configuration, the multi-channel sound reproducing apparatus samples the input multi-channel sound signal by a time division unit a predetermined number of times at predetermined time intervals. Here, the predetermined time is a time that is sufficiently short for hearing, and is, for example, 2048 samples when the sampling frequency is 48 kHz.

そして、多チャネル音響再生装置は、主成分分析手段によって、時分割手段でチャネルごとにサンプリングされたサンプルデータに対して、主成分分析を行い、分散・共分散行列の固有値から得られる寄与率および当該固有値に対応する固有ベクトルの成分である重み係数と、これらに対応する主成分とを求め、所定の時間間隔ごとに、寄与率の高い主成分から所定数の主成分を主成分信号として出力するとともに、当該所定の時間間隔ごとに、当該出力している主成分信号の寄与率及び重み係数を重み付け信号として出力する。ここで、所定数とは、例えば、累積寄与率が80%とか95%をこえる程度の主成分数をいう。   Then, the multi-channel sound reproduction apparatus performs principal component analysis on the sample data sampled for each channel by the time division means by the principal component analysis means, and the contribution rate obtained from the eigenvalues of the variance / covariance matrix and The weighting factor that is a component of the eigenvector corresponding to the eigenvalue and the principal component corresponding thereto are obtained, and a predetermined number of principal components having a high contribution rate are output as principal component signals at predetermined time intervals. At the same time, the contribution ratio and weighting factor of the output principal component signal are output as a weighting signal at each predetermined time interval. Here, the predetermined number refers to, for example, the number of principal components with a cumulative contribution rate of 80% or over 95%.

そして、多チャネル音響再生装置は、切替手段によって、主成分分析手段から入力される重み付け信号に含まれる寄与率に応じて、主成分分析手段から入力される主成分信号の配分時間を決定し、当該配分時間ごとに切り替えて、主成分信号を予めスピーカーに対して割り当てたアンプへ出力する。   Then, the multi-channel sound reproducing apparatus determines the distribution time of the principal component signal input from the principal component analysis means according to the contribution rate included in the weighted signal input from the principal component analysis means by the switching means, Switching is performed at each distribution time, and the principal component signal is output to an amplifier that is assigned to the speaker in advance.

さらに、多チャネル音響再生装置は、重み付け手段によって、主成分分析手段から入力される重み付け信号に含まれる重み係数のうち、接続されている1つのスピーカーに対応するチャネルの重み係数により、アンプで増幅された主成分信号に重み付けをして、当該スピーカーへ出力する。   Further, the multi-channel sound reproduction apparatus amplifies by the amplifier using the weighting factor of the channel corresponding to one connected speaker among the weighting factors included in the weighting signal input from the principal component analysis unit by the weighting unit. The weighted principal component signal is weighted and output to the speaker.

また、請求項2に記載の多チャネル音響再生装置は、請求項1に記載の多チャネル音響再生装置において、スピーカーが直流バイアスにより駆動されるスピーカーであって、重み付け手段は、主成分分析手段から入力される重み付け信号に含まれる重み係数のうち、接続されている1つのスピーカーに対応するチャネルの重み係数に応じて増幅された交流電流を、アンプで印加された直流バイアス電圧に重畳して当該スピーカーへ出力するバイアス回路であることを特徴とする。
かかる構成により、直流バイアスにより駆動されるスピーカーに対しても、スピーカーの台数より少ないアンプの台数で、多チャネル音響を再生することができる。
The multi-channel sound reproduction apparatus according to claim 2 is the multi-channel sound reproduction apparatus according to claim 1, wherein the speaker is driven by a DC bias, and the weighting means is derived from the principal component analysis means. Among the weighting factors included in the input weighting signal, the alternating current amplified according to the weighting factor of the channel corresponding to one connected speaker is superimposed on the direct current bias voltage applied by the amplifier, and It is a bias circuit that outputs to a speaker.
With this configuration, it is possible to reproduce multi-channel sound with a smaller number of amplifiers than the number of speakers, even for speakers driven by DC bias.

また、請求項3に記載の多チャネル音響再生装置は、チャネル数と同数のスピーカーと、チャネル数より少ない数のアンプとで、多チャネル音響を再生する多チャネル音響再生装置であって、時分割手段と、主成分分析手段と、切替手段と、第2切替手段と、を備える構成とした。   The multi-channel sound reproducing apparatus according to claim 3 is a multi-channel sound reproducing apparatus that reproduces multi-channel sound by using the same number of speakers as the number of channels and a number of amplifiers smaller than the number of channels. Means, principal component analysis means, switching means, and second switching means.

かかる構成において、多チャネル音響再生装置は、時分割手段によって、多チャネル音響信号を、所定の時間間隔ごとに、所定回数サンプリングする。また、多チャネル音響再生装置は、主成分分析手段によって、サンプルデータに基づいて、主成分分析を行い、主成分信号及び重み付け信号を出力する。さらに、多チャネル音響再生装置は、切替手段によって、主成分信号を配分時間で切り替えて出力する。   In such a configuration, the multi-channel sound reproduction device samples the multi-channel sound signal a predetermined number of times at predetermined time intervals by the time division means. Further, the multi-channel sound reproducing device performs principal component analysis based on the sample data by the principal component analysis means, and outputs a principal component signal and a weighting signal. Further, the multi-channel sound reproducing device switches the main component signal by the distribution time by the switching means and outputs it.

さらに、多チャネル音響再生装置は、第2切替手段によって、主成分分析手段から入力される重み付け信号に含まれる重み係数のうち、接続されている複数のスピーカーに対応するチャネルごとの重み係数により、当該重み係数に応じた配分時間で切り替えて、アンプで増幅された主成分信号を接続されているスピーカーへ出力する。   Furthermore, the multi-channel sound reproducing device uses the weighting factor for each channel corresponding to a plurality of connected speakers among the weighting factors included in the weighting signal input from the principal component analyzing unit by the second switching unit. The main component signal amplified by the amplifier is output to the connected speaker by switching the distribution time according to the weighting factor.

また、請求項4に記載の多チャネル音響再生装置は、請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の多チャネル音響再生装置において、切替手段が、主成分信号をゼロクロス点で切り替えることを特徴とする。
かかる構成により、多チャネル音響再生装置は、スピーカーから異音が発生するのを抑えることができる。
The multi-channel sound reproduction apparatus according to claim 4 is the multi-channel sound reproduction apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the switching means switches the main component signal at a zero cross point. It is characterized by.
With such a configuration, the multi-channel sound reproducing device can suppress abnormal noise from the speakers.

また、請求項5に記載の多チャネル音響再生プログラムは、チャネル数と同数のスピーカーと、チャネル数より少ない数のアンプとで、多チャネル音響を再生するために、コンピュータを、時分割手段、主成分分析手段、切替手段、重み付け手段、として機能させることを特徴とした。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a multi-channel sound reproduction program for reproducing a multi-channel sound with a speaker having the same number as the number of channels and an amplifier having a number smaller than the number of channels. It is characterized by functioning as component analysis means, switching means, weighting means.

かかる構成において、多チャネル音響再生プログラムは、時分割手段によって、多チャネル音響信号を、所定の時間間隔ごとに、所定回数サンプリングする。また、多チャネル音響再生プログラムは、主成分分析手段によって、サンプルデータに基づいて、主成分分析を行い、主成分信号及び重み付け信号を出力する。さらに、多チャネル音響再生プログラムは、切替手段によって、主成分信号を配分時間で切り替えてアンプへ出力する。また、多チャネル音響再生プログラムは、重み付け手段によって、入力される主成分信号に、チャネルごとの重み付けをしてスピーカーへ出力する。   In such a configuration, the multi-channel sound reproduction program samples the multi-channel sound signal a predetermined number of times at predetermined time intervals by the time division means. The multi-channel sound reproduction program performs principal component analysis based on the sample data by the principal component analysis means, and outputs a principal component signal and a weighted signal. Further, the multi-channel sound reproduction program switches the main component signal according to the distribution time by the switching means and outputs it to the amplifier. The multi-channel sound reproduction program weights the input principal component signal for each channel by the weighting means and outputs the result to the speaker.

また、請求項6に記載の多チャネル音響再生プログラムは、チャネル数と同数のスピーカーと、チャネル数より少ない数のアンプとで、多チャネル音響を再生するために、コンピュータを、時分割手段、主成分分析手段、切替手段、第2切替手段、として機能させることを特徴とした。   According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a multi-channel sound reproduction program for causing a computer to reproduce multi-channel sound with a number of speakers equal to the number of channels and a number of amplifiers smaller than the number of channels. It functions as a component analysis means, a switching means, and a second switching means.

かかる構成において、多チャネル音響再生プログラムは、時分割手段によって、多チャネル音響信号を、所定の時間間隔ごとに、所定回数サンプリングする。また、多チャネル音響再生プログラムは、主成分分析手段によって、サンプルデータに基づいて、主成分分析を行い、主成分信号及び重み付け信号を出力する。さらに、多チャネル音響再生プログラムは、切替手段によって、主成分信号を配分時間で切り替えてアンプへ出力する。また、多チャネル音響再生プログラムは、第2切替手段によって、主成分信号を、重み係数に応じた時間で切り替えて、各スピーカーに出力する。   In such a configuration, the multi-channel sound reproduction program samples the multi-channel sound signal a predetermined number of times at predetermined time intervals by the time division means. The multi-channel sound reproduction program performs principal component analysis based on the sample data by the principal component analysis means, and outputs a principal component signal and a weighted signal. Further, the multi-channel sound reproduction program switches the main component signal according to the distribution time by the switching means and outputs it to the amplifier. In addition, the multi-channel sound reproduction program switches the main component signal at a time corresponding to the weighting coefficient by the second switching means and outputs it to each speaker.

請求項1及び請求項5に記載の発明によれば、多チャネル音響信号に対して主成分分析を行い、音響信号の数を減らして主成分信号とすることによって、スピーカーの数より少ない数のアンプで増幅し、多チャネル音響を再生することができる。このため、アンプによる消費電力を減少させることができ、また、アンプによるスペースを減少させることができる。一方、スピーカーの数が大幅に増えても、アンプの数を極端に減らさないことにより、スピーカーから音が出ていない無音時間を減少させることができる。   According to the first and fifth aspects of the present invention, the principal component analysis is performed on the multi-channel acoustic signal, and the number of the acoustic signals is reduced to be the principal component signal, so that the number of speakers smaller than the number of speakers is obtained. It can be amplified with an amplifier to reproduce multi-channel sound. For this reason, the power consumption by an amplifier can be reduced and the space by an amplifier can be reduced. On the other hand, even if the number of speakers is greatly increased, silence time during which no sound is output from the speakers can be reduced by not reducing the number of amplifiers extremely.

請求項2に記載の発明によれば、直流バイアスにより駆動されるスピーカーに対しても、スピーカーの台数より少ないアンプの台数で、多チャネル音響を再生することができる。   According to the second aspect of the present invention, multi-channel sound can be reproduced with a smaller number of amplifiers than the number of speakers, even for speakers driven by a DC bias.

請求項3及び請求項6に記載の発明によれば、多チャネル音響信号に対して主成分分析を行い、音響信号の数を減らして主成分信号とすることによって、スピーカーの数より少ない数のアンプで増幅し、多チャネル音響を再生することができる。このため、アンプによる消費電力を減少させることができ、また、アンプによるスペースを減少させることができる。一方、スピーカーの数が大幅に増えても、アンプの数を極端に減らさないことにより、スピーカーから音が出ていない無音時間を減少させることができる。   According to the third and sixth aspects of the present invention, the principal component analysis is performed on the multi-channel acoustic signal, and the number of acoustic signals is reduced to be the principal component signal. It can be amplified with an amplifier to reproduce multi-channel sound. For this reason, the power consumption by an amplifier can be reduced and the space by an amplifier can be reduced. On the other hand, even if the number of speakers is greatly increased, silence time during which no sound is output from the speakers can be reduced by not reducing the number of amplifiers extremely.

請求項4に記載の発明によれば、切替手段が、主成分信号をゼロクロス点で切り替えるため、スピーカーから異音が発生するのを抑えることができる。   According to the fourth aspect of the present invention, since the switching unit switches the main component signal at the zero cross point, it is possible to suppress the generation of abnormal noise from the speaker.

本発明の第1の実施形態に係る多チャネル音響再生装置の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating a configuration of a multi-channel sound reproducing device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施形態に係る多チャネル音響再生装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the multi-channel sound reproduction apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る多チャネル音響再生装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the multichannel sound reproduction apparatus which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態に係る多チャネル音響再生装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the multi-channel sound reproduction apparatus which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 第1ないし第4の実施形態に係る切替手段による複数の主成分信号の切り替え方法を示す図である。It is a figure which shows the switching method of the some main component signal by the switching means which concerns on the 1st thru | or 4th embodiment. 第3の実施形態に係る第2切替手段による主成分信号の各スピーカーへの切り替え方法を示す図である。It is a figure which shows the switching method to each speaker of the main component signal by the 2nd switching means which concerns on 3rd Embodiment. 本発明の第1の実施形態および第2の実施形態に係る多チャネル音響再生装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the multi-channel sound reproduction apparatus which concerns on the 1st Embodiment and 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態および第4の実施形態に係る多チャネル音響再生装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the multi-channel sound reproduction apparatus which concerns on the 3rd Embodiment and 4th Embodiment of this invention. 従来の多チャネル音響再生装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the conventional multichannel sound reproduction apparatus.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

[多チャネル音響再生装置の構成]
[[多チャネル音響再生装置(第1の実施形態)に係る構成]]
図1を参照して、本発明の第1の実施形態に係る多チャネル音響再生装置1(1A)の構成について説明する。
[Configuration of multi-channel sound reproduction device]
[[Configuration of Multi-Channel Sound Reproducing Device (First Embodiment)]]
With reference to FIG. 1, the structure of the multi-channel sound reproduction apparatus 1 (1A) according to the first embodiment of the present invention will be described.

第1の実施形態の多チャネル音響再生装置1Aは、多チャネル音響信号を主成分分析し、寄与率の高い主成分のみをアンプで増幅した後、重み付けをしてスピーカーに出力するものである。
具体的には、多チャネル音響再生装置1Aは、複数の音響信号を聴感上十分短い時間間隔ごとにサンプリングし主成分分析を行う。そして、多チャネル音響再生装置1Aは、各主成分のうち、寄与率の高い主成分のみについて、寄与率に応じた時間で切り替えて、1台のアンプへ出力する。さらに、多チャネル音響再生装置1Aは、アンプからの増幅出力に対して、各主成分の重み係数に応じた重み付けをし、スピーカーへ出力する。
The multi-channel sound reproducing apparatus 1A according to the first embodiment performs principal component analysis on a multi-channel sound signal, amplifies only the main component having a high contribution rate with an amplifier, and weights and outputs it to a speaker.
Specifically, the multi-channel sound reproducing device 1A performs a principal component analysis by sampling a plurality of sound signals at time intervals that are sufficiently short for hearing. Then, the multi-channel sound reproducing device 1A switches only the main component having a high contribution rate among the main components at a time corresponding to the contribution rate, and outputs it to one amplifier. Further, the multi-channel sound reproducing device 1A weights the amplified output from the amplifier according to the weighting coefficient of each main component, and outputs the weighted signal to the speaker.

多チャネル音響再生装置1Aは、時分割手段10と、主成分分析手段12と、切替手段14と、アンプ16と、重み付け手段18と、スピーカー20とを備えている。重み付け手段18、及び、スピーカー20は、時分割手段10に入力されるチャネル数Nに応じて、それぞれ、重み付け手段18、・・・、重み付け手段18、及び、スピーカー20、・・・、スピーカー20から構成される。 The multi-channel sound reproduction apparatus 1A includes a time division unit 10, a principal component analysis unit 12, a switching unit 14, an amplifier 16, a weighting unit 18, and a speaker 20. The weighting means 18 and the speaker 20 are respectively assigned to the weighting means 18 1 ,..., The weighting means 18 N , and the speakers 20 1 ,. , it consists of the speaker 20 N.

時分割手段10は、多チャネル音響信号を、聴感上十分短い時間間隔ごとに、サンプリングするものである。
具体的には、時分割手段10は、外部から入力される各チャネルの音響信号(Ch1、・・・、ChN)を、所定の時間間隔ごとに、所定回数サンプリングする。そして、時分割手段10は、サンプリングした所定数のサンプルデータを、チャネルごとに、主成分分析手段12に出力する。
例えば、時分割手段10は、サンプリング周波数が48kHzの場合に、2048サンプル分を1つの所定の時間間隔として、2048個のサンプルデータをサンプリングする。
The time division means 10 samples a multi-channel acoustic signal at time intervals that are sufficiently short for hearing.
Specifically, the time division means 10 samples the acoustic signals (Ch1,..., ChN) of each channel input from the outside a predetermined number of times at predetermined time intervals. Then, the time division unit 10 outputs a predetermined number of sampled sample data to the principal component analysis unit 12 for each channel.
For example, when the sampling frequency is 48 kHz, the time division unit 10 samples 2048 sample data with 2048 samples as one predetermined time interval.

主成分分析手段12は、サンプルデータに基づいて、主成分分析を行い、主成分信号を出力するものである。
具体的には、主成分分析手段12は、時分割手段10からN個のチャネルごとにM個のサンプルデータを入力する。そして、主成分分析手段12は、このNxM個のサンプルデータに対して、Nを変量の数とし、Mをサンプルサイズとして、主成分分析を行う。さらに、主成分分析手段12は、時分割手段10がサンプルデータをサンプリングした所定の時間間隔ごとに、寄与率の高い主成分から、所定数の主成分を出力信号(主成分信号)として切替手段14に出力する。
なお、主成分分析法については後述する。
The principal component analysis means 12 performs principal component analysis based on the sample data and outputs a principal component signal.
Specifically, the principal component analysis unit 12 inputs M sample data for each of N channels from the time division unit 10. The principal component analysis unit 12 performs principal component analysis on the N × M sample data, where N is the number of variables and M is the sample size. Further, the principal component analyzing means 12 is a switching means that outputs a predetermined number of principal components as output signals (principal component signals) from the principal components having a high contribution rate at predetermined time intervals when the time division means 10 samples the sample data. 14 for output.
The principal component analysis method will be described later.

主成分分析手段12は、例えば、8つの主成分を出力することが考えられ、この場合の累積寄与率は95%を超えることが知られている(上記非特許文献1)。   For example, the principal component analysis unit 12 may output eight principal components, and it is known that the cumulative contribution rate in this case exceeds 95% (Non-Patent Document 1).

また、主成分分析手段12は、所定数の主成分信号を出力している所定の時間間隔ごとに、主成分分析で得られた出力している主成分信号の寄与率及び重み係数(主成分分析の計算上得られる固有値、固有ベクトル)を重み付け信号として、切替手段14、及び、重み付け手段18に出力する。   The principal component analysis means 12 also outputs the contribution ratio and weighting factor (principal component) of the output principal component signal obtained by the principal component analysis for each predetermined time interval in which a predetermined number of principal component signals are output. The eigenvalues and eigenvectors obtained in the calculation of analysis) are output to the switching means 14 and the weighting means 18 as weighting signals.

切替手段14は、主成分信号を配分時間で切り替えて出力するものである。
具体的には、切替手段14は、主成分分析手段12から入力される重み付け信号に含まれる寄与率に比例して、主成分分析手段12から入力される所定数の主成分信号の配分時間を算出し、その配分時間ごとに切り替えて、対応する主成分信号をアンプ16へ出力するものである。または、切替手段14は、機械的に例えば1MHz程度の等しい時間間隔で、順次複数周切り替えても構わない。
なお、第1の実施形態では、出力する主成分信号は、1つである。
The switching means 14 switches the main component signal according to the distribution time and outputs it.
Specifically, the switching unit 14 sets the distribution time of a predetermined number of principal component signals input from the principal component analysis unit 12 in proportion to the contribution rate included in the weighted signal input from the principal component analysis unit 12. The calculation is switched for each allocation time, and the corresponding principal component signal is output to the amplifier 16. Alternatively, the switching unit 14 may mechanically switch a plurality of turns sequentially at equal time intervals of, for example, about 1 MHz.
In the first embodiment, one main component signal is output.

図5を参照して、切替手段14が主成分信号を切り替える方法について説明する。
図5(a)は、第1主成分信号を表し、左の点線で区切られた領域は、切替手段14が、第1主成分信号に配分した配分時間を表す。同様に、図5(b)は、第2主成分信号を表し、真ん中の点線で区切られた領域は、切替手段14が、第2主成分信号に配分した配分時間を表す。図5(c)は、第3主成分信号を表し、右の点線で区切られた領域は、切替手段14が、第3主成分信号に配分した配分時間を表す。
それぞれの主成分信号が時間軸と交差する点をゼロクロス点という。
With reference to FIG. 5, the method by which the switching means 14 switches a main component signal is demonstrated.
FIG. 5A shows the first principal component signal, and the area delimited by the left dotted line represents the distribution time allocated to the first principal component signal by the switching unit 14. Similarly, FIG. 5 (b) represents the second principal component signal, and the area divided by the dotted line in the middle represents the allocation time allocated to the second principal component signal by the switching means 14. FIG. 5 (c) represents the third principal component signal, and the area delimited by the right dotted line represents the distribution time allocated to the third principal component signal by the switching means 14.
A point where each principal component signal intersects the time axis is called a zero cross point.

切替手段14は、主成分信号の切り替えをゼロクロス点で行う。このため、まず、切替手段14は、第1主成分信号をその配分時間の最近傍点におけるゼロクロス点Zでリリースする。次に、切替手段14は、第1主成分信号の配分時間を越えた第2主成分信号のゼロクロス点Zで、第2主成分信号に切り替える。同様に、切替手段14は、第2主成分信号をその配分時間の最近傍点におけるゼロクロス点Zでリリースし、第2主成分信号の配分時間を超えた第3主成分信号のゼロクロス点Zで、第3主成分信号に切り替える。
この結果、切替手段14から出力される主成分信号は、図5右の合成出力のようになる。こうすることにより、切替手段14は、スピーカー20から異音が発生するのを抑えることができる。
The switching means 14 switches the principal component signal at the zero cross point. Therefore, first, the switching means 14, to release the first principal component signal at the zero-crossing point Z 1 of the nearest point of the allocation time. Then, the switching means 14, in the zero-crossing point Z 2 of the second principal component signal beyond the allocation time of the first principal component signal, switch to the second principal component signal. Similarly, switching means 14, the second principal component signal released by the zero-crossing point Z 3 in nearest neighbor of the distribution time, the third principal component signal zero crossing point Z 4 of exceeding the allocation time of the second principal component signal Thus, the third principal component signal is switched.
As a result, the principal component signal output from the switching unit 14 becomes a composite output on the right side of FIG. By doing so, the switching unit 14 can suppress the generation of abnormal noise from the speaker 20.

図1に戻って、多チャネル音響再生装置1Aの構成の説明を続ける。
アンプ16は、入力される主成分信号を増幅するものである。
具体的には、アンプ16は、切替手段14から入力される主成分信号を増幅して、重み付け手段18(重み付け手段18、・・・、重み付け手段18)に出力するものである。ここで、各重み付け手段18(1≦i≦N)に出力される主成分信号は、同一のものである。
なお、第1の実施形態では、アンプ16は1つである。
Returning to FIG. 1, the description of the configuration of the multi-channel sound reproducing device 1A will be continued.
The amplifier 16 amplifies the input main component signal.
Specifically, the amplifier 16 amplifies the principal component signal input from the switching means 14 and outputs the amplified signal to the weighting means 18 (weighting means 18 1 ,..., Weighting means 18 N ). Here, the principal component signals output to each weighting means 18 i (1 ≦ i ≦ N) are the same.
In the first embodiment, there is one amplifier 16.

重み付け手段18は、入力される主成分信号に、チャネルごとの重み付けをして出力し、各スピーカーに適した音量比を実現するものである。
具体的には、重み付け手段18(1≦i≦N)は、アンプ16から主成分信号が出力されている間、主成分分析手段12から当該主成分信号に係る重み付け信号を入力し、当該重み付け信号に含まれるチャネルiの重み係数により、当該主成分信号を重み付けして、スピーカー20に出力するものである。
The weighting means 18 weights the input principal component signal for each channel and outputs it, thereby realizing a volume ratio suitable for each speaker.
Specifically, the weighting means 18 i (1 ≦ i ≦ N) inputs the weighting signal related to the principal component signal from the principal component analysis means 12 while the principal component signal is output from the amplifier 16, and The principal component signal is weighted by the weighting coefficient of channel i included in the weighted signal and output to the speaker 20 i .

重み付け手段18は、パッシブな減衰器(例えば可変抵抗器や変圧器)で構成され、「重み係数により、主成分信号を重み付けをする」とは、重み係数に比例して、重み付け手段18の内部に含まれる抵抗値等を変化させることによって、主成分信号の振幅(強度)を変化させるという意味である。   The weighting means 18 is composed of a passive attenuator (for example, a variable resistor or a transformer). “Weighing the principal component signal with a weighting factor” means that the weighting means 18 has an internal ratio proportional to the weighting factor. This means that the amplitude (intensity) of the main component signal is changed by changing the resistance value or the like included in the signal.

スピーカー20は、入力される主成分信号を音に変換して出力するものである。
具体的には、スピーカー20(1≦i≦N)は、重み付け手段18から入力される主成分信号を入力して、音に変換して出力するものである。
このスピーカー20は、音響信号の数分備えられている。
The speaker 20 converts the input principal component signal into sound and outputs the sound.
Specifically, the speaker 20 i (1 ≦ i ≦ N) receives the main component signal input from the weighting means 18 i , converts it into sound, and outputs it.
This speaker 20 is provided for the number of acoustic signals.

なお、スピーカー20は、フルレンジスピーカーの他、低音を効果的に付加するためのLFE(Low Frequency Effect)用スピーカーであってもよい。   The speaker 20 may be a full frequency speaker or an LFE (Low Frequency Effect) speaker for effectively adding bass.

この多チャネル音響再生装置1Aによれば、時分割手段10によって、多チャネルの音響信号がサンプリングされ、主成分分析手段12によって、サンプリングされた多チャネルの音響信号を主成分分析して、所定数の主成分信号を出力し、切替手段14によって、配分時間に応じて主成分信号を切り替え、アンプ16によって、主成分信号を増幅し、重み付け信号18によって、主成分信号に重み付けをし、スピーカー20によって、音を出力する。このため、1台のアンプで、効果的に多チャネル音響を再生することができる。   According to the multi-channel sound reproducing apparatus 1A, the multi-channel sound signal is sampled by the time division means 10, and the sampled multi-channel sound signal is subjected to principal component analysis by the principal component analysis means 12, and a predetermined number is obtained. The main component signal is output by the switching means 14 according to the distribution time, the main component signal is amplified by the amplifier 16, the main component signal is weighted by the weighting signal 18, and the speaker 20 To output sound. For this reason, multi-channel sound can be effectively reproduced with one amplifier.

[[多チャネル音響再生装置(第2の実施形態)に係る構成]]
図2を参照して、本発明の第2の実施形態に係る多チャネル音響再生装置1(1B)の構成について説明する。
[[Configuration according to multi-channel sound reproducing apparatus (second embodiment)]]
With reference to FIG. 2, the structure of the multi-channel sound reproduction apparatus 1 (1B) according to the second embodiment of the present invention will be described.

第2の実施形態の多チャネル音響再生装置1Bは、多チャネル音響信号を主成分分析し、寄与率の高い主成分のみを複数のアンプで増幅した後、重み付けをしてスピーカーに出力するものである。
具体的には、多チャネル音響再生装置1Bは、複数の音響信号を聴感上十分短い時間間隔ごとにサンプリングし主成分分析を行う。そして、多チャネル音響再生装置1Bは、各主成分のうち、寄与率の高い主成分のみについて、寄与率に応じた時間、または、機械的に例えば1MHz程度の等しい時間間隔で、順次複数回切り替えて、複数のアンプへ出力する。さらに、多チャネル音響再生装置1Bは、各アンプからの増幅出力に対して、各主成分の重み係数に応じた重み付けをし、スピーカーへ出力する。
The multi-channel sound reproduction apparatus 1B of the second embodiment performs principal component analysis on a multi-channel sound signal, amplifies only a main component having a high contribution rate by a plurality of amplifiers, and weights and outputs the amplified signal to a speaker. is there.
Specifically, the multi-channel sound reproducing device 1B performs a principal component analysis by sampling a plurality of sound signals at time intervals that are sufficiently short for hearing. Then, the multi-channel sound reproducing device 1B sequentially switches the main component having a high contribution rate among the main components at a time corresponding to the contribution rate, or mechanically, for example, at equal time intervals of about 1 MHz, sequentially several times. Output to multiple amplifiers. Further, the multi-channel sound reproducing device 1B weights the amplified output from each amplifier according to the weighting coefficient of each main component, and outputs the result to the speaker.

多チャネル音響再生装置1Bの多チャネル音響再生装置1Aとの異なる点は、アンプが複数台備えられており、各アンプが、切替手段からの主成分信号を所定数の重み付け手段を介して所定数のスピーカーに出力する点である。   The multi-channel sound reproduction apparatus 1B differs from the multi-channel sound reproduction apparatus 1A in that a plurality of amplifiers are provided, and each amplifier receives a predetermined number of principal component signals from the switching means via a predetermined number of weighting means. It is a point to output to the speaker.

多チャネル音響再生装置1Bは、時分割手段10と、主成分分析手段12と、切替手段14Bと、アンプ16Bと、重み付け手段18と、スピーカー20とを備えている。重み付け手段18、及び、スピーカー20は、時分割手段10に入力されるチャネル数Nに応じて、それぞれ、重み付け手段18、・・・、重み付け手段18、及び、スピーカー20、・・・、スピーカー20から構成される。アンプ16Bは、スピーカー数(チャネル数)Nより少ないの複数のアンプ16B、・・・、アンプ16Bで構成される(K<N)。なお、図2において、アンプ数Kは、3の場合を例示している。
また、図1において説明した多チャネル音響再生装置1Aと同様の構成については、同一の符号を付して、その説明は省略する。
The multi-channel sound reproduction apparatus 1B includes a time division unit 10, a principal component analysis unit 12, a switching unit 14B, an amplifier 16B, a weighting unit 18, and a speaker 20. The weighting means 18 and the speaker 20 are respectively assigned to the weighting means 18 1 ,..., The weighting means 18 N , and the speakers 20 1 ,. , it consists of the speaker 20 N. The amplifier 16B includes a plurality of amplifiers 16B 1 ,..., And amplifiers 16B K that are smaller than the number of speakers (number of channels) N (K <N). In FIG. 2, the number of amplifiers K is exemplified as 3.
Moreover, about the structure similar to 1 A of multichannel sound reproduction apparatuses demonstrated in FIG. 1, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.

切替手段14Bは、主成分信号を配分時間で切り替えて出力するものである。
第2の実施形態において、切替手段14Bは、複数のアンプ16B(アンプ16B、・・・、アンプ16B)に接続している(K<N)。
The switching means 14B switches the main component signal according to the distribution time and outputs it.
In the second embodiment, the switching unit 14B is connected to a plurality of amplifiers 16B (amplifiers 16B 1 ,..., Amplifiers 16B K ) (K <N).

そして、切替手段14Bは、主成分分析手段12から入力される所定数の主成分信号につき、主成分分析手段12から入力される重み付け信号を用いて、各主成分の寄与率を求め、それに比例した配分時間、または、機械的に例えば1MHz程度の等しい時間間隔を算出し、その配分時間ごとに切り替えて、対応する主成分信号を複数のアンプ16B、・・・、アンプ16Bへ出力する。ここで、切替手段14Bは、接続している各アンプ16Bに、切り替えた同一の主成分信号を出力する。 Then, the switching unit 14B obtains a contribution rate of each principal component using a weighted signal input from the principal component analysis unit 12 for a predetermined number of principal component signals input from the principal component analysis unit 12, and is proportional to the contribution rate. allocation time that, or to calculate the equivalent time interval of about mechanically example 1 MHz, switch to each its distribution time, the corresponding principal component signals plurality of amplifiers 16B 1, and outputs ..., to the amplifier 16B K . Here, the switching means 14B outputs the same switched principal component signal to each connected amplifier 16B.

アンプ16Bは、入力される主成分信号を増幅するものである。
第2の実施形態において、アンプ16Bは、スピーカー数(チャネル数)Nより少ない複数のアンプ16B、・・・、アンプ16Bから構成される(K<N)。各アンプB(1≦i≦K)は、複数の異なる重み付け手段18(重み付け手段18i1、・・・、重み付け手段18ij(i))に接続している(Σj(i)=N)。
The amplifier 16B amplifies the input main component signal.
In the second embodiment, the amplifier 16B includes a plurality of amplifiers 16B 1 ,..., And amplifiers 16B K smaller than the number of speakers (number of channels) N (K <N). Each amplifier B i (1 ≦ i ≦ K) is connected to a plurality of different weighting means 18 (weighting means 18 i1 ,..., Weighting means 18 ij (i) ) (Σ i j (i) = N).

そして、アンプ16B(1≦i≦K)は、切替手段14Bから入力される主成分信号を増幅して、重み付け手段18(重み付け手段18i1、・・・、重み付け手段18ij(i))に出力する(Σj(i)=N)。ここで、アンプ16Bは、接続している各重み付け手段18に同一の主成分信号を出力する。 Then, the amplifier 16B i (1 ≦ i ≦ K) amplifies the principal component signal input from the switching unit 14B, and weighting unit 18 (weighting unit 18 i1 ,..., Weighting unit 18 ij (i) ). (Σ i j (i) = N). Here, the amplifier 16B i outputs the same principal component signal to each connected weighting means 18.

この多チャネル音響再生装置1Bによれば、時分割手段10によって、多チャネルの音響信号がサンプリングされ、主成分分析手段12によって、サンプリングされた多チャネルの音響信号を主成分分析して、所定数の主成分信号を出力し、切替手段14Bによって、配分時間に応じて主成分信号を切り替え、複数のアンプ16Bによって、主成分信号を増幅し、重み付け信号18によって、主成分信号に重み付けをし、スピーカー20によって、音を出力する。このため、複数台のアンプで、効果的に多チャネル音響を再生することができる。   According to the multi-channel sound reproducing apparatus 1B, the multi-channel sound signal is sampled by the time division means 10, and the sampled multi-channel sound signal is subjected to principal component analysis by the principal component analysis means 12, and a predetermined number is obtained. The main component signal is output by the switching means 14B, the main component signal is switched according to the distribution time, the main component signal is amplified by the plurality of amplifiers 16B, the weighting signal 18 is weighted, Sound is output from the speaker 20. For this reason, multi-channel sound can be effectively reproduced by a plurality of amplifiers.

[[多チャネル音響再生装置(第3の実施形態)に係る構成]]
図3を参照して、本発明の第3の実施形態に係る多チャネル音響再生装置1(1C)の構成について説明する。
[[Configuration of Multi-Channel Sound Reproducing Device (Third Embodiment)]]
With reference to FIG. 3, the structure of the multi-channel sound reproduction apparatus 1 (1C) according to the third embodiment of the present invention will be described.

第3の実施形態の多チャネル音響再生装置1Cは、多チャネル音響信号を主成分分析し、寄与率の高い主成分のみを1台のアンプで増幅した後時分割で切り替えてスピーカーに出力するものである。
具体的には、多チャネル音響再生装置1Cは、複数の音響信号を聴感上十分短い時間間隔ごとにサンプリングし主成分分析を行う。そして、多チャネル音響再生装置1Cは、各主成分のうち、寄与率の高い主成分のみについて、寄与率に応じた時間、または、機械的に例えば1MHz程度の等しい時間間隔で切り替えて、1台のアンプへ出力する。さらに、多チャネル音響再生装置1Cは、アンプからの増幅出力に対して、各主成分のチャネルごとの重み係数に応じた時間で切り替えて、主成分をスピーカーへ出力する。
The multi-channel sound reproduction apparatus 1C according to the third embodiment performs principal component analysis on a multi-channel sound signal, amplifies only the main component having a high contribution rate with a single amplifier, and switches to a speaker by time division. It is.
Specifically, the multi-channel sound reproducing device 1C performs a principal component analysis by sampling a plurality of sound signals at time intervals that are sufficiently short for hearing. Then, the multi-channel sound reproducing device 1 </ b> C switches only the main component having a high contribution rate among the main components at a time corresponding to the contribution rate or mechanically at an equal time interval of, for example, about 1 MHz. Output to the amplifier. Furthermore, the multi-channel sound reproducing device 1C switches the amplified output from the amplifier at a time corresponding to the weighting factor for each channel of each main component, and outputs the main component to the speaker.

多チャネル音響再生装置1Cの多チャネル音響再生装置1Aとの異なる点は、重み付け手段18に代えて第2切替手段22が備えられており、第2切替手段22が、アンプからの主成分信号の出力を時分割で切り替えて、スピーカーに出力する点である。   The difference between the multi-channel sound reproduction apparatus 1A and the multi-channel sound reproduction apparatus 1A is that a second switching means 22 is provided in place of the weighting means 18, and the second switching means 22 is used for the main component signal from the amplifier. The point is that the output is switched in time division and output to the speaker.

多チャネル音響再生装置1Cは、時分割手段10と、主成分分析手段12と、切替手段14と、アンプ16Cと、第2切替手段22と、スピーカー20とを備えている。スピーカー20は、時分割手段10に入力されるチャネル数Nに応じた台数のスピーカー20、・・・、スピーカー20から構成される。
なお、図1において説明した多チャネル音響再生装置1Aと同様の構成については、同一の符号を付して、その説明は省略する。
The multi-channel sound reproduction apparatus 1C includes a time division unit 10, a principal component analysis unit 12, a switching unit 14, an amplifier 16C, a second switching unit 22, and a speaker 20. The speakers 20 are composed of a number of speakers 20 1 ,..., Speakers 20 N corresponding to the number N of channels input to the time division means 10.
In addition, about the structure similar to 1 A of multichannel sound reproduction apparatuses demonstrated in FIG. 1, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.

アンプ16Cは、入力される主成分信号を増幅するものである。
具体的には、アンプ16Cは、切替手段14から入力される主成分信号を増幅して、第2切替手段22に出力する。
なお、第3の実施形態では、アンプ16Cは1つである。
The amplifier 16C amplifies the input main component signal.
Specifically, the amplifier 16 </ b> C amplifies the main component signal input from the switching unit 14 and outputs the amplified signal to the second switching unit 22.
In the third embodiment, there is one amplifier 16C.

第2切替手段22は、主成分信号を、重み係数に応じた時間で切り替えて、各スピーカーに出力するものである。
具体的には、第2切替手段22は、アンプ16Cから入力される増幅された主成分信号に対し、主成分分析手段12から入力される当該主成分信号に対応する重み付け信号を用いて、チャネル(スピーカー)ごとに重み係数に比例した配分時間、または、機械的に例えば1MHz程度の等しい時間間隔を算出する。そして、第2切替手段22は、主成分信号を、チャネルごとに算出した配分時間で切り替えて、チャネルに対応するスピーカーに出力する。
The second switching means 22 switches the main component signal at a time corresponding to the weighting coefficient and outputs it to each speaker.
Specifically, the second switching means 22 uses the weighted signal corresponding to the principal component signal input from the principal component analysis means 12 for the amplified principal component signal input from the amplifier 16C, and For each (speaker), an allocation time proportional to the weighting factor or a mechanically equivalent time interval of about 1 MHz is calculated. Then, the second switching means 22 switches the principal component signal with the distribution time calculated for each channel, and outputs it to the speaker corresponding to the channel.

なお、第2切替手段22に入力される重み付け信号は、多チャネル音響再生装置1A(第1の実施形態)において、主成分分析手段12が切替手段14及び重み付け手段18に出力する重み付け信号と、同一のものである。   The weighting signal input to the second switching means 22 is the weighting signal output from the principal component analysis means 12 to the switching means 14 and the weighting means 18 in the multi-channel sound reproducing device 1A (first embodiment), Are the same.

図6を参照して、第2切替手段22による主成分信号の各スピーカーへの切り替え方法を説明する。
図6(a)は、第2切替手段22に入力された第1主成分信号を模式的に表したものである。また、図6(b)は、その次に、第2切替手段22に入力された第2主成分信号を模式的に表したものである。
With reference to FIG. 6, a method of switching the main component signal to each speaker by the second switching means 22 will be described.
FIG. 6A schematically shows the first principal component signal input to the second switching means 22. FIG. 6B schematically shows the second principal component signal input to the second switching means 22 next.

図6(a)の“SP1”は、第2切替手段22が、第1主成分信号において、スピーカー20に対応するチャネルに配分した配分時間の部分信号を表す。同様に、図6(a)の“SPN”は、第2切替手段22が、第1主成分信号において、スピーカー20に対応するチャネルに配分した配分時間の部分信号を表す。図6(b)の“SP1”は、第2切替手段22が、第2主成分信号において、スピーカー20に対応するチャネルに配分した配分時間の部分信号を表す。 "SP1" in FIG. 6 (a), second switching means 22, represented in the first principal component signal, the partial signal of the speaker 20 allocation time allocated to the channel corresponding to 1. Similarly, "SPN" is in FIG. 6 (a), the second switching means 22, represented in the first principal component signal, the partial signal of the speaker 20 allocation time allocated to channels corresponding to N. "SP1" in FIG. 6 (b), the second switching means 22, represented in the second principal component signal, the partial signal of the speaker 20 allocation time allocated to the channel corresponding to 1.

そして、第2切替手段22は、アンプ16Cから増幅された第1主成分信号が入力されると、各スピーカーに対応するチャネルごとに配分時間を算出した後、図6(a)に示されるように、“SP1”に対応する配分時間の間、当該部分信号を、スピーカー20に出力し、これを繰り返し、“SPN”に対応する配分時間の間、当該部分信号を、スピーカー20に出力する。
次に、第2切替手段22は、アンプ16Cから増幅された第2主成分信号が入力されると、各スピーカーに対応するチャネルごとに配分時間を算出した後、図6(b)に示されるように、“SP1”に対応する配分時間の間、当該部分信号を、スピーカー20に出力し、これを繰り返す。
このように、第2切替手段22は、主成分信号を、算出した配分時間で切り替えて、各スピーカーに出力する。
Then, when the first principal component signal amplified from the amplifier 16C is input, the second switching means 22 calculates the distribution time for each channel corresponding to each speaker, and then as shown in FIG. , during distribution time corresponding to the "SP1", the partial signal, and outputs to the speaker 20 1, repeating this, during the allocation period corresponding to "SPN", the partial signal, output to the speaker 20 N To do.
Next, when the second principal component signal amplified from the amplifier 16C is input, the second switching means 22 calculates the distribution time for each channel corresponding to each speaker, and then is shown in FIG. as such, during the allocation period corresponding to "SP1", the partial signal, and outputs to the speaker 20 1, repeating this.
Thus, the 2nd switching means 22 switches a main component signal by the calculated distribution time, and outputs it to each speaker.

図3に戻って、説明を続ける。
この多チャネル音響再生装置1Cによれば、時分割手段10によって、多チャネルの音響信号がサンプリングされ、主成分分析手段12によって、サンプリングされた多チャネルの音響信号を主成分分析して、所定数の主成分信号を出力し、切替手段14によって、配分時間に応じて主成分信号を切り替え、アンプ16Cによって、主成分信号を増幅し、第2切替手段22によって、主成分信号に時分割し、スピーカー20によって、音を出力する。このため、1台のアンプで、効果的に多チャネル音響を再生することができる。
Returning to FIG. 3, the description will be continued.
According to the multi-channel sound reproducing apparatus 1C, the multi-channel sound signal is sampled by the time division unit 10, and the sampled multi-channel sound signal is subjected to principal component analysis by the principal component analysis unit 12, and a predetermined number is obtained. The main component signal is output by the switching unit 14 according to the distribution time, the main component signal is amplified by the amplifier 16C, and the second switching unit 22 is time-divided into the main component signal, Sound is output from the speaker 20. For this reason, multi-channel sound can be effectively reproduced with one amplifier.

[[多チャネル音響再生装置(第4の実施形態)に係る構成]]
図4を参照して、本発明の第4の実施形態に係る多チャネル音響再生装置1(1D)の構成について説明する。
[[Configuration of Multi-Channel Sound Reproducing Device (Fourth Embodiment)]]
With reference to FIG. 4, the structure of the multi-channel sound reproduction apparatus 1 (1D) according to the fourth embodiment of the present invention will be described.

第4の実施形態の多チャネル音響再生装置1Dは、多チャネル音響信号を主成分分析し、寄与率の高い主成分のみを複数のアンプで増幅した後、時分割で切り替えてスピーカーに出力するものである。
具体的には、多チャネル音響再生装置1Dは、複数の音響信号を聴感上十分短い時間間隔ごとにサンプリングし主成分分析を行う。そして、多チャネル音響再生装置1Dは、各主成分のうち、寄与率の高い主成分のみについて、寄与率に応じた時間、または、機械的に例えば1MHz程度の等しい時間間隔で切り替えて、複数のアンプへ出力する。さらに、多チャネル音響再生装置1Dは、各アンプからの増幅出力に対して、各主成分のチャネルごとの重み係数に応じた時間で切り替えて、主成分をスピーカーへ出力する。
The multi-channel sound reproduction apparatus 1D according to the fourth embodiment performs principal component analysis on a multi-channel sound signal, amplifies only the main component having a high contribution rate with a plurality of amplifiers, and then switches to a speaker by time division. It is.
Specifically, the multi-channel sound reproducing device 1D performs a principal component analysis by sampling a plurality of sound signals at time intervals that are sufficiently short for hearing. Then, the multi-channel sound reproduction device 1D switches only a main component having a high contribution rate among the main components at a time corresponding to the contribution rate or mechanically at equal time intervals of, for example, about 1 MHz, Output to the amplifier. Furthermore, the multi-channel sound reproducing device 1D switches the amplified output from each amplifier at a time corresponding to the weighting factor for each main component channel and outputs the main component to the speaker.

多チャネル音響再生装置1Dの多チャネル音響再生装置1Bとの異なる点は、重み付け手段18に代えて、複数のアンプ16Cに対応して複数の第2切替手段22Bが備えられており、複数の第2切替手段22Bが、それぞれアンプ16Cからの主成分信号の出力を時分割で切り替えて、スピーカーに信号を出力する点である。   A difference between the multi-channel sound reproduction device 1D and the multi-channel sound reproduction device 1B is that, instead of the weighting means 18, a plurality of second switching means 22B are provided corresponding to the plurality of amplifiers 16C. The 2 switching means 22B is a point which outputs the signal to a speaker by switching the output of the principal component signal from the amplifier 16C in a time division manner.

多チャネル音響再生装置1Dは、時分割手段10と、主成分分析手段12と、切替手段14Bと、アンプ16Cと、第2切替手段22Bと、スピーカー20とを備えている。スピーカー20は、時分割手段10に入力されるチャネル数Nに応じて、スピーカー20、・・・、スピーカー20から構成される。アンプ16Cは、スピーカー数(チャネル数)Nより少ないの複数のアンプ16C、・・・、アンプ16Cから構成される(K<N)。第2切替手段22Bは、アンプ16Cの数Kと同数の第2切替手段22B、・・・、第2切替手段22Bから構成される。なお、図4において、アンプ16Cの数、及び、第2切替手段22Bの数は、それぞれ3の場合を例示している。
また、図1、図2及び図3において説明した多チャネル音響再生装置1A、1B及び1Cと同様の構成については、同一の符号を付して、その説明は省略する。
The multi-channel sound reproducing device 1D includes a time division unit 10, a principal component analysis unit 12, a switching unit 14B, an amplifier 16C, a second switching unit 22B, and a speaker 20. The speaker 20 includes speakers 20 1 ,..., A speaker 20 N according to the number N of channels input to the time division means 10. The amplifier 16C includes a plurality of amplifiers 16C 1 ,..., And an amplifier 16C K that are smaller than the number of speakers (number of channels) N (K <N). The second switching means 22B is composed of the same number of second switching means 22B 1 ,..., Second switching means 22B K as the number K of amplifiers 16C. In FIG. 4, the number of amplifiers 16 </ b> C and the number of second switching means 22 </ b> B are each exemplified as 3.
In addition, the same components as those of the multi-channel sound reproducing apparatuses 1A, 1B, and 1C described in FIG. 1, FIG. 2, and FIG.

第2切替手段22Bは、主成分信号を、重み係数に応じた時間、または、機械的に例えば1MHz程度の等しい時間間隔で切り替えて、各スピーカーに出力するものである。
第4の実施形態において、第2切替手段22Bは、アンプ16Cの数Kと同数の第2切替手段22B、・・・、第2切替手段22Bから構成される。各第2切替手段22B(1≦i≦K)は、複数の異なるスピーカー20(スピーカー20i1、・・・、スピーカー20ij(i))に接続している(Σj(i)=N)。
The second switching means 22B switches the principal component signal to a time corresponding to the weighting factor or mechanically at an equal time interval of about 1 MHz, for example, and outputs it to each speaker.
In the fourth embodiment, the second switching means 22B includes the same number of second switching means 22B 1 ,..., Second switching means 22B K as the number K of amplifiers 16C. Each second switching means 22B i (1 ≦ i ≦ K) is connected to a plurality of different speakers 20 (speakers 20 i1 ,..., Speakers 20 ij (i) ) (Σ i j (i) = N).

そして、第2切替手段22B(1≦i≦K)は、アンプ16Cから入力される増幅された主成分信号に対し、主成分分析手段12から入力される当該主成分信号に対応する重み付け信号を用いて、チャネルごとに重み係数に比例した配分時間を算出する。そして、第2切替手段22Bは、主成分信号を、チャネルごとに算出した配分時間で切り替えて、チャネルに対応するスピーカー20ihに出力する(1≦h≦j(i))。 The second switching means 22B i (1 ≦ i ≦ K) weights the amplified principal component signal input from the amplifier 16C i corresponding to the principal component signal input from the principal component analysis means 12. Using the signal, an allocation time proportional to the weighting factor is calculated for each channel. Then, the second switching unit 22B i switches the principal component signal at the distribution time calculated for each channel and outputs the signal to the speaker 20 ih corresponding to the channel (1 ≦ h ≦ j (i)).

なお、第2切替手段22Bに入力される重み付け信号は、多チャネル音響再生装置1A(第1の実施形態)において、主成分分析手段12が切替手段14及び重み付け手段18に出力する重み付け信号と、同一のものである。   The weighting signal input to the second switching means 22B is the weighting signal output from the principal component analysis means 12 to the switching means 14 and the weighting means 18 in the multi-channel sound reproduction apparatus 1A (first embodiment), Are the same.

この多チャネル音響再生装置1Dによれば、時分割手段10によって、多チャネルの音響信号がサンプリングされ、主成分分析手段12によって、サンプリングされた多チャネルの音響信号を主成分分析して、所定数の主成分信号を出力し、切替手段14Bによって、配分時間に応じて主成分信号を切り替え、複数のアンプ16Cによって、主成分信号を増幅し、複数の第2切替手段22Bによって、主成分信号に時分割し、スピーカー20によって、音を出力する。このため、複数台のアンプで、効果的に多チャネル音響を再生することができる。   According to this multi-channel sound reproduction apparatus 1D, the multi-channel sound signal is sampled by the time division means 10, and the sampled multi-channel sound signal is subjected to principal component analysis by the principal component analysis means 12, and a predetermined number The main component signal is output according to the distribution time by the switching unit 14B, the main component signal is amplified by the plurality of amplifiers 16C, and is converted into the main component signal by the plurality of second switching units 22B. Time-division is performed and sound is output by the speaker 20. For this reason, multi-channel sound can be effectively reproduced by a plurality of amplifiers.

以上、多チャネル音響再生装置1の構成を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本実施形態の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、多チャネル音響再生装置1は、コンピュータにおいて各手段を機能プログラムとして実現することも可能であり、各機能プログラムを結合して、多チャネル音響再生プログラムとして動作させることも可能である。
The configuration of the multi-channel sound reproducing device 1 has been described above, but the present invention is not limited to this, and can be changed without departing from the spirit of the present embodiment.
For example, the multi-channel sound reproduction apparatus 1 can also implement each unit as a function program in a computer, and can also operate the multi-channel sound reproduction program by combining the function programs.

[多チャネル音響再生装置の動作]
次に、本発明の実施形態に係る多チャネル音響再生装置1の動作について説明する。
[Operation of multi-channel sound reproduction device]
Next, the operation of the multi-channel sound reproducing device 1 according to the embodiment of the present invention will be described.

なお、第1の実施形態に係る多チャネル音響再生装置1Aと、第2の実施形態に係る多チャネル音響再生装置1Bとは、アンプ16(16B)が1つか、複数個備えられているかの違いのみで、個々のアンプの動作として同一であるため、図7で合わせて説明する。
同様に、第3の実施形態に係る多チャネル音響再生装置1Cと、第4の実施形態に係る多チャネル音響再生装置1Dとは、アンプ16Cと第2切替手段22(22B)とが1つか、複数個備えられているかの違いのみで、個々のアンプ及び第2切替手段の動作としては同一であるため、図8で合わせて説明する。
Note that the multi-channel sound reproduction apparatus 1A according to the first embodiment and the multi-channel sound reproduction apparatus 1B according to the second embodiment are different in whether one or more amplifiers 16 (16B) are provided. However, since the operations of the individual amplifiers are the same, they will be described together with FIG.
Similarly, the multi-channel sound reproduction device 1C according to the third embodiment and the multi-channel sound reproduction device 1D according to the fourth embodiment include one amplifier 16C and the second switching unit 22 (22B), Since the operations of the individual amplifiers and the second switching means are the same only in the difference in whether they are provided, they will be described together with FIG.

[[多チャネル音響再生装置(第1の実施形態及び第2の実施形態)の動作]]
まず、図7を参照して(構成については、適宜図1及び図2を参照のこと)本発明の第1の実施形態(第2の実施形態)における多チャネル音響再生装置1A(1B)の動作について説明する。
[[Operation of Multi-Channel Sound Reproducing Device (First Embodiment and Second Embodiment)]]
First, referring to FIG. 7 (for the configuration, refer to FIGS. 1 and 2 as appropriate), the multi-channel sound reproducing apparatus 1A (1B) in the first embodiment (second embodiment) of the present invention is described. The operation will be described.

まず、多チャネル音響再生装置1A(1B)は、時分割手段10によって、多チャネル音響信号を、所定の時間間隔ごとに、所定回数サンプリングする(S11)。
そして、多チャネル音響再生装置1A(1B)は、主成分分析手段12によって、サンプルデータに基づき、主成分分析を行い、所定の時間間隔ごとに、寄与率の高い所定数の主成分を、主成分信号として出力する(S12)。
First, the multi-channel sound reproducing device 1A (1B) samples the multi-channel sound signal a predetermined number of times at predetermined time intervals by the time division means 10 (S11).
Then, the multi-channel sound reproducing device 1A (1B) performs principal component analysis based on the sample data by the principal component analysis means 12, and outputs a predetermined number of principal components having a high contribution rate for each predetermined time interval. It outputs as a component signal (S12).

そして、多チャネル音響再生装置1A(1B)は、切替手段14(14B)によって、各主成分の寄与率に応じた配分時間、または、機械的に例えば1MHz程度の等しい時間間隔を求める(S13)。その後、多チャネル音響再生装置1A(1B)は、切替手段14によって、第i主成分の配分時間の間、第i主成分信号を出力する(S14)。   Then, the multi-channel sound reproducing device 1A (1B) uses the switching unit 14 (14B) to obtain an allocation time according to the contribution ratio of each main component, or mechanically, for example, an equal time interval of about 1 MHz (S13). . Thereafter, the multi-channel sound reproducing device 1A (1B) outputs the i-th principal component signal during the distribution time of the i-th principal component by the switching unit 14 (S14).

そして、多チャネル音響再生装置1A(1B)は、アンプ16(16B)によって、主成分信号を増幅する(S15)。
そして、多チャネル音響再生装置1A(1B)は、重み付け手段18によって、主成分信号に、チャネルごとの重み付けをする(S16)。
Then, the multi-channel sound reproducing device 1A (1B) amplifies the main component signal by the amplifier 16 (16B) (S15).
Then, the multi-channel sound reproducing device 1A (1B) weights the main component signal for each channel by the weighting means 18 (S16).

そして、多チャネル音響再生装置1A(1B)は、スピーカー20によって、主成分信号を音に変換して出力する(S17)。
そして、多チャネル音響再生装置1A(1B)は、切替手段14(14B)によって、所定数の主成分信号を出力したか否かを判定し(S18)、出力していない場合(S18でNo)にはS14へ戻り、出力している場合(S18でYes)にはS19へ進む。
Then, the multi-channel sound reproducing device 1A (1B) converts the main component signal into sound by the speaker 20 and outputs it (S17).
Then, the multi-channel sound reproducing device 1A (1B) determines whether or not a predetermined number of principal component signals have been output by the switching means 14 (14B) (S18), and if not (No in S18). Return to S14, and if output (Yes in S18), proceed to S19.

そして、多チャネル音響再生装置1A(1B)は、時分割手段10によって、多チャネル音響信号が継続しているか否かを判定し(S19)、継続している場合(S19でYes)にはS11へ戻り、継続していない場合(S19でNo)には、動作を終了する。   Then, the multi-channel sound reproducing device 1A (1B) determines whether or not the multi-channel sound signal is continued by the time division unit 10 (S19), and if it is continued (Yes in S19), the process proceeds to S11. If the operation is not continued (No in S19), the operation is terminated.

[[多チャネル音響再生装置(第3の実施形態及び第4の実施形態)の動作]]
次に、図8を参照して(構成については、適宜図3及び図4を参照のこと)本発明の第3の実施形態(第4の実施形態)における多チャネル音響再生装置1C(1D)の動作について説明する。
[[Operation of Multi-Channel Sound Reproducing Device (Third Embodiment and Fourth Embodiment)]]
Next, referring to FIG. 8 (for the configuration, refer to FIGS. 3 and 4 as appropriate), the multi-channel sound reproducing device 1C (1D) in the third embodiment (fourth embodiment) of the present invention. Will be described.

まず、多チャネル音響再生装置1C(1D)は、時分割手段10によって、多チャネル音響信号を、所定の時間間隔ごとに、所定回数サンプリングする(S21)。
そして、多チャネル音響再生装置1C(1D)は、主成分分析手段12によって、サンプルデータに基づき、主成分分析を行い、所定の時間間隔ごとに、寄与率の高い所定数の主成分を、主成分信号として出力する(S22)。
First, the multi-channel sound reproducing device 1C (1D) samples the multi-channel sound signal a predetermined number of times at predetermined time intervals by the time division means 10 (S21).
Then, the multi-channel sound reproducing device 1C (1D) performs principal component analysis based on the sample data by the principal component analyzing means 12, and outputs a predetermined number of principal components having a high contribution rate for each predetermined time interval. It outputs as a component signal (S22).

そして、多チャネル音響再生装置1C(1D)は、切替手段14(14B)によって、各主成分の寄与率に応じた配分時間、または、機械的に例えば1MHz程度の等しい時間間隔を求める(S23)。その後、多チャネル音響再生装置1C(1D)は、切替手段14(14B)によって、第i主成分の配分時間の間、第i主成分信号を出力する(S24)。
そして、多チャネル音響再生装置1C(1D)は、アンプ16Cによって、主成分信号を増幅する(S25)。
Then, the multi-channel sound reproducing device 1C (1D) uses the switching unit 14 (14B) to obtain an allocation time corresponding to the contribution ratio of each main component, or mechanically, for example, an equal time interval of about 1 MHz (S23). . Thereafter, the multi-channel sound reproducing device 1C (1D) outputs the i-th principal component signal during the distribution time of the i-th principal component by the switching means 14 (14B) (S24).
Then, the multi-channel sound reproducing device 1C (1D) amplifies the main component signal by the amplifier 16C (S25).

そして、多チャネル音響再生装置1C(1D)は、第2切替手段22(22B)によって、チャネルごとに重み係数に応じた配分時間、または、機械的に例えば1MHz程度の等しい時間間隔を求める(S26)。その後、多チャネル音響再生装置1C(1D)は、第2切替手段22(22B)によって、チャネルjの配分時間の間、チャネルjに対応するスピーカーに主成分信号を出力する(S27)。
そして、多チャネル音響再生装置1C(1D)は、スピーカー20によって、主成分信号を音に変換して出力する(S28)。
Then, the multi-channel sound reproducing device 1C (1D) obtains an allocation time corresponding to the weighting factor for each channel or a mechanically equal time interval of, for example, about 1 MHz by the second switching unit 22 (22B) (S26). ). Thereafter, the multi-channel sound reproducing device 1C (1D) outputs the main component signal to the speaker corresponding to the channel j during the distribution time of the channel j by the second switching means 22 (22B) (S27).
Then, the multi-channel sound reproducing device 1C (1D) converts the main component signal into sound by the speaker 20 and outputs it (S28).

そして、多チャネル音響再生装置1C(1D)は、第2切替手段22(22B)によって、接続されている全てのチャネルに主成分信号を出力したか否かを判定し(S29)、出力していない場合(S29でNo)には、S27に戻り、出力している場合(S29でYes)にはS30へ進む。   Then, the multi-channel sound reproducing device 1C (1D) determines whether or not the main component signal has been output to all the connected channels by the second switching means 22 (22B) (S29) and outputs it. If not (No in S29), the process returns to S27, and if it is output (Yes in S29), the process proceeds to S30.

そして、多チャネル音響再生装置1C(1D)は、切替手段14(14B)によって、所定数の主成分信号を出力したか否かを判定し(S30)、出力していない場合(S30でNo)にはS24へ戻り、出力している場合(S30でYes)にはS31へ進む。
そして、多チャネル音響再生装置1C(1D)は、時分割手段10によって、多チャネル音響信号が継続しているか否かを判定し(S31)、継続している場合(S31でYes)にはS21へ戻り、継続していない場合(S31でNo)には、動作を終了する。
Then, the multi-channel sound reproducing device 1C (1D) determines whether or not a predetermined number of principal component signals have been output by the switching unit 14 (14B) (S30), and if not (No in S30). Return to S24, and if output (Yes in S30), proceed to S31.
Then, the multi-channel sound reproduction device 1C (1D) determines whether or not the multi-channel sound signal is continued by the time division unit 10 (S31), and if it is continued (Yes in S31), S21. If the operation is not continued (No in S31), the operation is terminated.

なお、多チャネル音響再生装置1の動作は、これに限定されるものではなく、本実施形態の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、時分割手段10において、多チャネル音響信号が継続していないと判定された場合には、多チャネル音響再生装置1は、動作を終了するとしたが(S19及びS31)、多チャネル音響再生装置1にスイッチを備えて、スイッチをoffにすることによって、動作を終了してもよい。
Note that the operation of the multi-channel sound reproducing device 1 is not limited to this, and can be changed without departing from the spirit of the present embodiment.
For example, when the time division means 10 determines that the multi-channel sound signal is not continued, the multi-channel sound reproduction device 1 ends the operation (S19 and S31). The operation may be terminated by providing a switch 1 and turning the switch off.

また、フローチャートの都合上、各手段における動作をシーケンシャルに記載したが、パラレルに動作できる手段については、パラレルに動作してもよい。例えば、切替手段14(14B)が第i主成分の配分時間の間、第i主成分信号を出力している時(S14、S24)に、時分割手段10が、多チャネル音響信号をサンプリングしていてもよい(S11、S21)。   In addition, for convenience of the flowchart, the operation in each unit is described sequentially, but a unit that can operate in parallel may operate in parallel. For example, when the switching means 14 (14B) outputs the i-th principal component signal during the i-th principal component distribution time (S14, S24), the time division means 10 samples the multi-channel acoustic signal. (S11, S21).

[主成分分析法について]
以下では、本実施形態の主成分分析手段12において用いられる、多変量解析における主成分分析法について説明する。
主成分分析とは、相関関係にあるいくつかの変量を合成して、その総合的指標を求める手法である。主成分は、元の変量の合成変量となり、それぞれの主成分は互いに無相関となるように算出される。
[About principal component analysis]
Below, the principal component analysis method in the multivariate analysis used in the principal component analysis means 12 of this embodiment is demonstrated.
Principal component analysis is a technique for obtaining a comprehensive index by synthesizing several variables that are correlated. The principal component is a composite variable of the original variable, and the respective principal components are calculated so as to be uncorrelated with each other.

N個の各変量(x,x,・・・,x)に対して、M個のサンプルデータがあるとする。すなわち、変量x(1≦i≦N)に対して、サンプルデータxi1,xi2,・・・,xiMがあるとする。このようなデータから、総合的指標を示す合成変量を求める。
各変量(x,x,・・・,x)に対して、各係数(α,α,・・・,α)を付与して合成変量を作る((1)式参照 )。
Assume that there are M sample data for each of N variables (x 1 , x 2 ,..., X N ). That is, it is assumed that there is sample data x i1 , x i2 ,..., X iM for the variable x i (1 ≦ i ≦ N). From such data, a composite variable indicating a comprehensive index is obtained.
Each coefficient (x 1 , x 2 ,..., X N ) is assigned a coefficient (α 1 , α 2 ,..., Α N ) to create a composite variable (see equation (1)). ).

Figure 0005161848
Figure 0005161848

各サンプルの散らばりの最も大きい方向にその総合的指標を見つけるには、合成変量Yの分散を最大化すればよい。そこで、合成変量Yの分散を求める((2)式参照 )。   In order to find the overall index in the direction of the largest dispersion of each sample, the variance of the composite variable Y may be maximized. Therefore, the variance of the composite variable Y is obtained (see equation (2)).

Figure 0005161848
Figure 0005161848

ここで、上線は、変量の平均値を表す。α=(α,・・・,α)で、αは、αの転置行列である。また、Sは、このデータのN個の変量による分散・共分散行列である。この係数αについて、制約条件(3)式を設ける。 Here, the upper line represents the average value of the variables. α = (α 1 ,..., α N ), and α T is a transposed matrix of α. S is a variance / covariance matrix of N variables of this data. For this coefficient α i , the constraint condition (3) is provided.

Figure 0005161848
Figure 0005161848

この問題は、(3)式のもとで、(2)式を最大にすることになる。これは、ラグランジュの未定乗数法を用いると、分散・共分散行列Sの固有値問題に帰着する。そして、行列Sは、N個の固有値(λ,・・・,λ)をもつ。その中で、分散を最大化する合成変量Yは、最大固有値λに対する固有ベクトルの要素を係数として、(4)式として表される。この合成変量Yを第1主成分という。 This problem maximizes equation (2) under equation (3). This results in an eigenvalue problem of the variance / covariance matrix S when the Lagrange's undetermined multiplier method is used. The matrix S has N eigenvalues (λ 1 ,..., Λ N ). Among them, the composite variable Y 1 that maximizes the variance is expressed as an equation (4) with the element of the eigenvector for the maximum eigenvalue λ 1 as a coefficient. This synthetic variable Y 1 of the first principal component.

Figure 0005161848
Figure 0005161848

このYの分散はλであり、分散が最も大きい。したがって、このN個の変量データを最も反映している合成変量である。
以下、合成変量Y(2≦i≦N)を、i番目に大きい固有値λに対する固有ベクトルの要素を係数として、(5)式のように表すことができる。この合成変量Yを第i主成分という。
The dispersion of Y 1 is λ 1 and the dispersion is the largest. Therefore, it is a composite variable that most reflects the N variable data.
In the following, the composite variable Y i (2 ≦ i ≦ N) can be expressed as the equation (5) with the element of the eigenvector for the i-th largest eigenvalue λ i as a coefficient. This synthetic variable Y i is called the i-th principal component.

Figure 0005161848
Figure 0005161848

各主成分がもとのデータをどれくらい反映しているかの指標を寄与率という。各主成分の分散は、その固有値λで表されるが、その総和であるΣλはもとの変量の分散の総和に等しい。そこで、第i主成分の寄与率を(6)式で表す。 An index of how much each principal component reflects the original data is called a contribution rate. The variance of each principal component is represented by its eigenvalue λ i , and the sum Σ i λ i is equal to the sum of variances of the original variables. Therefore, the contribution ratio of the i-th principal component is expressed by equation (6).

Figure 0005161848
Figure 0005161848

また、第1主成分から第i主成分までの寄与率の合計を、第i主成分までの累積寄与率という。   In addition, the total contribution rate from the first principal component to the i-th principal component is referred to as a cumulative contribution rate up to the i-th principal component.

本実施形態との関係では、時分割手段10が主成分分析手段12へ出力する、チャネルごとのサンプルデータが、変量x(1≦i≦N)に対するサンプルデータxi1,xi2,・・・,xiMとなる。これを用いて、主成分分析手段12が、上記の主成分分析をおこなう。 In relation to the present embodiment, the sample data for each channel output from the time division means 10 to the principal component analysis means 12 is sample data x i1 , x i2 ,... For the variable x i (1 ≦ i ≦ N). X, iM . Using this, the principal component analysis means 12 performs the principal component analysis described above.

主成分分析手段12は、分散・共分散行列Sの固有値と対応する固有ベクトルを求め、固有値が大きい(すなわち(6)式の寄与率が大きい)所定数のもの対応する固有ベクトルを用いて、所定数の主成分(4)式、(5)式を構成する。そして、主成分分析手段12は、サンプルデータを用いて、所定数の構成した主成分ごとに、サンプルデータM個分のデータを計算し、切替手段14に出力する。
この時に、主成分分析手段12は、出力している主成分の寄与率((6)式)と、対応する固有ベクトルの要素である重み係数とを、重み付け信号として出力する。
The principal component analysis means 12 obtains an eigenvector corresponding to the eigenvalue of the variance / covariance matrix S, and uses a predetermined number of eigenvectors corresponding to a predetermined number of eigenvalues (that is, the contribution ratio of the equation (6) is large). The main components (4) and (5) are configured. Then, the principal component analyzing means 12 calculates M sample data for each predetermined number of principal components using the sample data, and outputs the data to the switching means 14.
At this time, the principal component analysis unit 12 outputs the contribution ratio (equation (6)) of the principal component being output and the weighting factor that is an element of the corresponding eigenvector as a weighting signal.

1(1A、1B、1C、1D) 多チャネル音響再生装置
10 時分割手段
12 主成分分析手段
14、14B 切替手段
16、16B、16C アンプ
18 重み付け手段
20 スピーカー
22、22B 第2切替手段
1 (1A, 1B, 1C, 1D) Multi-channel sound reproduction apparatus 10 Time division means 12 Principal component analysis means 14, 14B Switching means 16, 16B, 16C Amplifier 18 Weighting means 20 Speakers 22, 22B Second switching means

Claims (6)

チャネル数と同数のスピーカーと、前記チャネル数より少ない数のアンプとで、多チャネル音響を再生する多チャネル音響再生装置であって、
入力される多チャネル音響信号を、所定の時間間隔ごとに、所定回数サンプリングする時分割手段と、
前記時分割手段でチャネルごとにサンプリングされたサンプルデータに対して、主成分分析を行い、分散・共分散行列の固有値から得られる寄与率および当該固有値に対応する固有ベクトルの成分である重み係数と、これらに対応する主成分とを求め、前記所定の時間間隔ごとに、前記寄与率の高い前記主成分から所定数の主成分を主成分信号として出力するとともに、当該所定の時間間隔ごとに、当該出力している主成分信号の前記寄与率及び前記重み係数を重み付け信号として出力する主成分分析手段と、
前記主成分分析手段から入力される重み付け信号に含まれる寄与率に応じて、前記主成分分析手段から入力される主成分信号の配分時間を決定し、当該配分時間ごとに切り替えて、前記主成分信号を予め前記スピーカーに対して割り当てた前記アンプへ出力する切替手段と、
前記主成分分析手段から入力される重み付け信号に含まれる重み係数のうち、接続されている1つの前記スピーカーに対応する前記チャネルの重み係数により、前記アンプで増幅された主成分信号に重み付けをして、当該スピーカーへ出力する重み付け手段と、
を備えることを特徴とする多チャネル音響再生装置。
A multi-channel sound reproducing apparatus that reproduces multi-channel sound with the same number of speakers as the number of channels and a smaller number of amplifiers than the number of channels,
Time division means for sampling an input multi-channel acoustic signal a predetermined number of times at predetermined time intervals;
A principal component analysis is performed on the sample data sampled for each channel by the time division means, a contribution factor obtained from the eigenvalues of the variance / covariance matrix and a weighting factor that is a component of the eigenvector corresponding to the eigenvalues; The principal components corresponding to these are obtained, and for each predetermined time interval, a predetermined number of principal components from the high-contribution main components are output as principal component signals, and for each predetermined time interval, A principal component analysis means for outputting the contribution ratio and the weighting factor of the principal component signal being output as a weighting signal;
In accordance with a contribution rate included in the weighted signal input from the principal component analysis means, a distribution time of the principal component signal input from the principal component analysis means is determined, and the principal component signal is switched for each distribution time. Switching means for outputting a signal to the amplifier that has been assigned to the speaker in advance;
Among the weighting factors included in the weighting signal input from the principal component analyzing means, the principal component signal amplified by the amplifier is weighted by the weighting factor of the channel corresponding to one connected speaker. Weighting means for outputting to the speaker,
A multi-channel sound reproducing apparatus comprising:
前記スピーカーが直流バイアスにより駆動されるスピーカーであって、
前記重み付け手段は、
前記主成分分析手段から入力される重み付け信号に含まれる重み係数のうち、接続されている1つの前記スピーカーに対応する前記チャネルの重み係数に応じて増幅された交流電流を、前記アンプで印加された直流バイアス電圧に重畳して当該スピーカーへ出力するバイアス回路であることを特徴とする請求項1に記載の多チャネル音響再生装置。
The speaker is a speaker driven by a DC bias,
The weighting means is
Of the weighting factors included in the weighting signal input from the principal component analysis means, an alternating current amplified according to the weighting factor of the channel corresponding to one connected speaker is applied by the amplifier. 2. The multi-channel sound reproducing apparatus according to claim 1, wherein the multi-channel sound reproducing apparatus is a bias circuit that superimposes on the DC bias voltage and outputs the superimposed signal to the speaker.
チャネル数と同数のスピーカーと、前記チャネル数より少ない数のアンプとで、多チャネル音響を再生する多チャネル音響再生装置であって、
入力される多チャネル音響信号を、所定の時間間隔ごとに、所定回数サンプリングする時分割手段と、
前記時分割手段でチャネルごとにサンプリングされたサンプルデータに対して、主成分分析を行い、分散・共分散行列の固有値から得られる寄与率および当該固有値に対応する固有ベクトルの成分である重み係数と、これらに対応する主成分とを求め、前記所定の時間間隔ごとに、前記寄与率の高い前記主成分から所定数の主成分を主成分信号として出力するとともに、当該所定の時間間隔ごとに、当該出力している主成分信号の前記寄与率及び前記重み係数を重み付け信号として出力する主成分分析手段と、
前記主成分分析手段から入力される重み付け信号に含まれる寄与率に応じて、前記主成分分析手段から入力される主成分信号の配分時間を決定し、当該配分時間ごとに切り替えて、前記主成分信号を予め前記スピーカーに対して割り当てた前記アンプへ出力する切替手段と、
前記主成分分析手段から入力される重み付け信号に含まれる重み係数のうち、接続されている複数の前記スピーカーに対応する前記チャネルごとの重み係数により、当該重み係数に応じた配分時間で切り替えて、前記アンプで増幅された主成分信号を前記接続されているスピーカーへ出力する第2切替手段と、
を備えることを特徴とする多チャネル音響再生装置。
A multi-channel sound reproducing apparatus that reproduces multi-channel sound with the same number of speakers as the number of channels and a smaller number of amplifiers than the number of channels,
Time division means for sampling an input multi-channel acoustic signal a predetermined number of times at predetermined time intervals;
A principal component analysis is performed on the sample data sampled for each channel by the time division means, a contribution factor obtained from the eigenvalues of the variance / covariance matrix and a weighting factor that is a component of the eigenvector corresponding to the eigenvalues; The principal components corresponding to these are obtained, and for each predetermined time interval, a predetermined number of principal components from the high-contribution main components are output as principal component signals, and for each predetermined time interval, A principal component analysis means for outputting the contribution ratio and the weighting factor of the principal component signal being output as a weighting signal;
In accordance with a contribution rate included in the weighted signal input from the principal component analysis means, a distribution time of the principal component signal input from the principal component analysis means is determined, and the principal component signal is switched for each distribution time. Switching means for outputting a signal to the amplifier that has been assigned to the speaker in advance;
Among the weighting factors included in the weighting signal input from the principal component analysis means, the weighting factor for each channel corresponding to a plurality of connected speakers is switched at a distribution time according to the weighting factor, Second switching means for outputting the main component signal amplified by the amplifier to the connected speaker;
A multi-channel sound reproducing apparatus comprising:
前記切替手段は、
前記主成分信号をゼロクロス点で切り替えることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の多チャネル音響再生装置。
The switching means is
The multi-channel sound reproducing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the principal component signal is switched at a zero cross point.
チャネル数と同数のスピーカーと、前記チャネル数より少ない数のアンプとで、多チャネル音響を再生するために、コンピュータを、
入力される多チャネル音響信号を、所定の時間間隔ごとに、所定回数サンプリングする時分割手段、
前記時分割手段でチャネルごとにサンプリングされたサンプルデータに対して、主成分分析を行い、分散・共分散行列の固有値から得られる寄与率および当該固有値に対応する固有ベクトルの成分である重み係数と、これらに対応する主成分とを求め、前記所定の時間間隔ごとに、前記寄与率の高い前記主成分から所定数の主成分を主成分信号として出力するとともに、当該所定の時間間隔ごとに、当該出力している主成分信号の前記寄与率及び前記重み係数を重み付け信号として出力する主成分分析手段、
前記主成分分析手段から入力される重み付け信号に含まれる寄与率に応じて、前記主成分分析手段から入力される主成分信号の配分時間を決定し、当該配分時間ごとに切り替えて、前記主成分信号を予め前記スピーカーに対して割り当てた前記アンプへ出力する切替手段、
前記主成分分析手段から入力される重み付け信号に含まれる重み係数のうち、接続されている1つの前記スピーカーに対応する前記チャネルの重み係数により、前記アンプで増幅された主成分信号に重み付けをして、当該スピーカーへ出力する重み付け手段、
として機能させることを特徴とする多チャネル音響再生プログラム。
In order to reproduce multi-channel sound with as many speakers as the number of channels and a smaller number of amplifiers than the number of channels,
Time division means for sampling an input multi-channel acoustic signal a predetermined number of times at predetermined time intervals;
A principal component analysis is performed on the sample data sampled for each channel by the time division means, a contribution factor obtained from the eigenvalues of the variance / covariance matrix and a weighting factor that is a component of the eigenvector corresponding to the eigenvalues; The principal components corresponding to these are obtained, and for each predetermined time interval, a predetermined number of principal components from the high-contribution main components are output as principal component signals, and for each predetermined time interval, A principal component analysis means for outputting the contribution ratio and the weighting factor of the output principal component signal as a weighting signal;
In accordance with a contribution rate included in the weighted signal input from the principal component analysis means, a distribution time of the principal component signal input from the principal component analysis means is determined, and the principal component signal is switched for each distribution time. Switching means for outputting a signal to the amplifier previously assigned to the speaker;
Among the weighting factors included in the weighting signal input from the principal component analyzing means, the principal component signal amplified by the amplifier is weighted by the weighting factor of the channel corresponding to one connected speaker. Weighting means for outputting to the speaker,
A multi-channel sound reproduction program characterized by functioning as
チャネル数と同数のスピーカーと、前記チャネル数より少ない数のアンプとで、多チャネル音響を再生するために、コンピュータを、
入力される多チャネル音響信号を、所定の時間間隔ごとに、所定回数サンプリングする時分割手段、
前記時分割手段でチャネルごとにサンプリングされたサンプルデータに対して、主成分分析を行い、分散・共分散行列の固有値から得られる寄与率および当該固有値に対応する固有ベクトルの成分である重み係数と、これらに対応する主成分とを求め、前記所定の時間間隔ごとに、前記寄与率の高い前記主成分から所定数の主成分を主成分信号として出力するとともに、当該所定の時間間隔ごとに、当該出力している主成分信号の前記寄与率及び前記重み係数を重み付け信号として出力する主成分分析手段、
前記主成分分析手段から入力される重み付け信号に含まれる寄与率に応じて、前記主成分分析手段から入力される主成分信号の配分時間を決定し、当該配分時間ごとに切り替えて、前記主成分信号を予め前記スピーカーに対して割り当てた前記アンプへ出力する切替手段、
前記主成分分析手段から入力される重み付け信号に含まれる重み係数のうち、接続されている複数の前記スピーカーに対応する前記チャネルごとの重み係数により、当該重み係数に応じた配分時間で切り替えて、前記アンプで増幅された主成分信号を前記接続されているスピーカーへ出力する第2切替手段と、
として機能させることを特徴とする多チャネル音響再生プログラム。
In order to reproduce multi-channel sound with as many speakers as the number of channels and a smaller number of amplifiers than the number of channels,
Time division means for sampling an input multi-channel acoustic signal a predetermined number of times at predetermined time intervals;
A principal component analysis is performed on the sample data sampled for each channel by the time division means, a contribution factor obtained from the eigenvalues of the variance / covariance matrix and a weighting factor that is a component of the eigenvector corresponding to the eigenvalues; The principal components corresponding to these are obtained, and for each predetermined time interval, a predetermined number of principal components from the high-contribution main components are output as principal component signals, and for each predetermined time interval, A principal component analysis means for outputting the contribution ratio and the weighting factor of the output principal component signal as a weighting signal;
In accordance with a contribution rate included in the weighted signal input from the principal component analysis means, a distribution time of the principal component signal input from the principal component analysis means is determined, and the principal component signal is switched for each distribution time. Switching means for outputting a signal to the amplifier previously assigned to the speaker;
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A multi-channel sound reproduction program characterized by functioning as
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