JPS6336200B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPS6336200B2 JPS6336200B2 JP51027604A JP2760476A JPS6336200B2 JP S6336200 B2 JPS6336200 B2 JP S6336200B2 JP 51027604 A JP51027604 A JP 51027604A JP 2760476 A JP2760476 A JP 2760476A JP S6336200 B2 JPS6336200 B2 JP S6336200B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- control
- output
- signals
- sum
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 47
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 23
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 15
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 14
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 230000005236 sound signal Effects 0.000 description 4
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000002301 combined effect Effects 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 210000003127 knee Anatomy 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Stereophonic System (AREA)
- Stereo-Broadcasting Methods (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明はトラツクが2つしかない媒体で伝送し
あるいは録音した後、情報を4つの別のチヤンネ
ルに再生し、4つの拡声器によつて提供し、同数
の離れた音源から来た音であるかの様な音を傾聴
者に与える装置に関するものである。特に、出願
中の英国特許出願No.13047/74(対応日本出願、特
開昭50―153602)に記載された指向性エンハンス
メントシステムに関係し、そのシステムの処理装
置の一部をなす。
ここに、指向性エンハンスメントシステムと
は、4チヤネルマトリクスデコーダの出力信号を
受信し、それらの信号の中にコード化されている
指向性情報を連続的に監視し、それらのチヤネル
間分離度を動的に増大させて、聴取領域における
再生音声の知覚指向性を向上させるシステムをい
う。
〔従来技術とその問題点〕
指向性エンハンスメントシステムは、4チヤネ
ルマトリクスデコーダの出力端子と、4チヤネル
音声再生システムのスピーカを動作させる電力増
幅器の入力端子との間に接続され、指向性エンハ
ンスメントシステムが存在しない場合に得られる
と考えられるのと同じ総音響出力パワーレベルで
再生される全ての音声を維持しつつ、チヤネル間
の分離度を増加させる機能を実行することによ
り、再生されるべき記録又は放送にコード化され
た指向性情報をエンハンス乃至強調するシステム
である。
マトリクスデコーダは、マイクロホンの周囲の
あらゆる方向から記録された原音信号を聴取者の
周囲の同じ見かけの方向に再生することを意図し
た音響フイールドをもつて聴取者を取囲むように
配置されるスピーカを駆動するような複数のスピ
ーカ供給信号を発生するために、一対の立体音響
信号を移相及び振幅マトリクシングにより組合せ
る。そのようなデコーダの典型的なものはSQデ
コーダ及びQSデコーダである。
指向性エンハンスメントシステムは3つの重要
なサブシステム、すなわち方向検出システムと、
制御信号プロセツサと、マトリクス乗算器とを具
備する。これらは先行技術に属する。
方向検出器システムは先の参考日本特許(特開
昭50―153602)の第2図及び第4図に対応する本
願の添付図面第5図及び第6図に示されている。
このシステムは利得制御ループを形成する複数個
の信号整流器を具備し、それらの信号整流器は異
なるコード化音声方向に対応する6つ以上の出力
信号を一組として供給すると共に、後続する回路
を制御するために使用される。
制御信号プロセツサは、上記の制御信号に適切
なアタツク時定数及び減衰時定数を加えると共
に、それらの信号は、論理的に1と等価の値を有
する特定の最大レベルに制限される。指向性エン
ハンスメントシステムを具備する集積回路におい
ては、このレベルは約1.9Vであるが、何らかの
好都合な電圧であれば良い。参考日本特許の第7
図に対応する添付図面第9図に示されるこの回路
を通過した後、制御信号は、日本特許において規
定されるマトリクスの係数に対応し、係数電圧と
呼ばれる電圧を発生させるために使用される。
マトリクス乗算器はアナログ乗算器と、加算ノ
ードとの組合せであり、入力信号において得られ
る指向性情報から取出される係数電圧により規定
される係数を有するマトリクスにより、一組の入
力信号のマトリクス重算を実行して、一組の出力
信号を発生するように構成される。その後、出力
信号は増幅され、スピーカに供給される。
指向性エンハンスメントシステムにおいて制御
信号に加えられるアタツク時定数及び減衰時定数
はいくつかの問題を生じさせると同時に、音声再
生に望ましい特徴を与える。詳細にいえば、2つ
以上の制御信号が同時に活動状態となつた場合、
係数発生器に作用する制御信号の組合せ効果は、
漏話が適正に消去されるレベルを越える係数を有
し、そのために過剰な漏話を発生させるようなマ
トリクスを形成してしまう。これは、制御信号の
和が所定の値すなわち論理値1を越える場合にの
み起こりうる。
〔発明の目的〕
本発明は、制御信号プロセツサのアタツク及び
減衰制御回路と、係数信号発生回路との間に組込
むことができる副次回路である。その目的は上述
の望ましくない効果の発生を阻止することであ
り、従つて、本発明は達成可能な動的分離度をも
改善し、これは、音声再生をマイクロホンにより
録音された元来の音響事象により正確に対応させ
る上で有利である。その動作原理は、制御信号の
和が論理値1を越えることが決してありえないよ
うに制御信号を制限することである。さらに、ユ
ーザーにとつては、手動操作式電位差計を使用し
て、達成される最大の動的分離度に関する制御の
程度を調整することができるのが望ましいことが
わかつている。漏話はサラウンド音声システムに
より再生される空間的効果の見かけの次元を減少
させる効果を有するので、このような制御は次元
制御と呼ばれる。
本発明は分離度をユーザー制御により設定され
るレベルに又はそれに近いレベルに維持するの
で、自動周波数制御及びそれに類似する用語にな
らつて自動次元制御と呼ばれる。
指向性エンハンスメントシステムの処理装置に
おいて、方向検出装置が出す制御信号は、適当な
レベル制限特性とアタツク・減衰(attack―
decay)特性とを制御信号に課せることで、この
システムのマトリツクス乗算器へ提供するため
に、修正マトリツクスの係数を生成する前に処理
される。ここにアタツク減衰特性とは、指向性エ
ンハンスメントシステムの制御信号プロセツサの
アタツク及び減衰制御回路により制御電圧に加え
られるアタツク時定数及び減衰時定数を指す。ま
た、アタツク及び減衰制御回路とは、第9図の回
路に類似する回路であつて、電圧ステツプ入力が
規定された立上り時間、すなわちアタツク時間
と、立下り時間、すなわち減衰時間とを有する出
力を発生するための回路をいう。さらに、マトリ
クス乗算器とは複数の時変信号から成るベクトル
信号の、電圧として表わされる複数の係数から成
るマトリクスによる、いくつかの個別的な出力信
号から成る出力ベクトル信号を発生するためのマ
トリクス乗算の数字的演算を実行するように構成
されるアナログ乗算器と、加算増幅器との組合せ
をいう。
本発明の目的は、そのような制御信号事象が2
以上同時に生じた場合に、対応する音源の最適な
配置と分離とが得られるように、レベル制限特性
を動的に変えることにある。このようにすれば、
制御信号を与える音源間の中間の方向に位置する
単一音源をより正確に配置し、より良く分離する
ことができる。すなわち、本発明の目的は、場所
限定された複数の音源に対して最大可能分離度及
び可能な限りの最良の配置精度を与えることによ
り、指向性エンハンスメントシステムの性能を改
善することである。ここに制御信号事象とは1つ
又は複数の制御信号に対するアタツク、すなわち
急激に電圧が上昇することを指すものである。正
確な配置という用語は、元来、録音環境において
ある特定の方位角にあつた音源が、聴取者により
できる限り正確に元来の方向に場所限定されて知
覚されるように再生されるべきであることを意味
する。対応する音源という用語は、コード化さ
れ、続いて復号されたときに、指向性エンハンス
メントシステムにおいて起こる「制御信号事象」
を生じさせた音源を表わす。たとえば、左後方の
場所に配置される楽器からの音の発生開始によつ
て、左後方制御信号は上昇され、これは1つの
「制御信号事象」を構成すると考えられる。同時
に、たとえば中央前方と右前方との中間に位置す
る別の楽器が音を発したならば、中央前方制御信
号と右前方制御信号の双方が上昇するであろう。
本発明が正しく動作している場合、左後方制御信
号と、中央前方制御信号と、右前方制御信号との
和と同等の論理値(本発明が採用されない場合、
これはおそらく1を越えるであろう)は1に制限
される。これは過剰相殺を阻止し、左後方の音源
からの音声は主に左後方のスピーカに現われる
(その他のスピーカへの漏話は最小に抑えられ
る)。前方の楽器からの音は左前方のスピーカと、
右前方のスピーカとに異なるレベルで現われ、後
方の2つのスピーカへの漏話は最小に抑えられ
る。前方のスピーカはパンされる音の比は、見か
けの音源方向が正確に中央前方の場所と、右前方
の場所との中間となるようであるべきである。
ここに、特許請求の範囲中の「前段のマトリク
ス復号装置」は、たとえば、聴取室の(四)隅に
配置されるスピーカを介して再生されるべきいく
つかの(通常は4つの)出力信号を発生するため
に蓄音器からのステレオ音源信号をマトリクシン
グする装置である。スピーカの数はシステムによ
つては6つないし8つであつても良い。
また、「情報の指向性内容をエンハンスする」
とは、再生信号をより明確に場所限定された状態
で出現させることを意味する。オーデイオ信号に
含まれる情報の指向性内容は、音源方向ごとに位
相―振幅マトリクスコード化システムにより規定
される特定の位相―振幅関係において相関信号と
して織別されることが可能であるような信号の成
分である。指向性エンハンスメントシステムの一
部である指向性検出器システムは、この指向性情
報内容に従つて変化する出力信号を発生する。マ
トリクス復号装置からの複合信号は漏話を含むの
で、指向性内容をエンハンスさせるとは、漏話を
減少させることにより、(4つの)出力チヤネル
間の分離度を増加させることを意味する。このプ
ロセスは指向性エンハンスメントシステムにより
動的に実行され、指向性エンハンスメントと呼ば
れる。このため、「指向性内容をエンハンスさせ
る」という言いまわしが用いられるのである。
更に、「可変制御装置」とはユーザーにより操
作される手動制御電位差計又は同様の装置をい
う。
〔実施例の説明〕
この発明は、指向性エンハンスメントシステム
において、同時に存在する制御信号を処理するた
めの方法と装置を提供する。この装置は、出力装
置で再生される時に、対応する音源の最適な配置
と分離特性を得るようになつており、特に4チヤ
ンネル音響装置に、指向性エンハンスメントシス
テムを適用することにより最も有効な効果を発揮
する。
この装置は出願中の英国特許出願No.13047/74
(対応日本出願、出願公開番号50―153602)に記
載された指向性エンハンスメントシステムの処理
装置の一部をなし、そして、この装置は、その信
号の数と大きさとに依存したレベルに、すべての
信号を制限する手段により特徴づけられる。限定
タイプの手動次元調整を合わせ使うこともでき
る。
ここで、本願発明の理解を容易にするために英
国特許出願No.13047/74(対応日本出願、出願公開
番号50―153602)の内容を、添付図面、第4図乃
至第9図に基づいてまず詳述する。
第4図は、4チヤンネルステレオサウンドシス
テムをブロツク図で示している。
第4図に示すように、1対の入力信号が導線1
00,101に加えられる。左(L)信号と右(R)
信号よりなるこれら1対の入力信号はたとえば2
トラツクレコードから得られ、方向性情報を含ん
でいる。L,R信号はたとえばSQシステムのマ
トリツクス4チヤンネルステレオ・デコーダ10
2に加えられる。4つの出力信号L′p(左前)、R′p
(右前)、R′B(右後)、L′B(左後)がデコーダ10
2から取出される。これら4つの信号は点線ブロ
ツク114の中の回路で処理されて、4つの強調
信号L″p(左前)、R″p(右前)、R″B(右後、L″B(
左
後)を生ずる。
4つのスピーカ110,111,112,11
3は点線で囲んだ4角形115の中に示してある
が、この4角形115はたとえば4チヤンネルス
テレオシステムを配置した室を表わしている。ス
ピーカ110,111,112,113はそれぞ
れ左前、右前、左後、右後スピーカである。この
ようにして、信号L″pは増幅器106を経てスピ
ーカ110に加えられ、信号R″pは増幅器107
を経てスピーカ111に加えられ、信号L″Bは増
幅器109を経てスピーカ112に加えられ、信
号R″Bは増幅器108を経てスピーカ113に加
えられる。
検波器103、プロセツサ104、マトリツク
ス乗算器105によつて強調信号L″p,R″p,
L″B,R″Bを作る。デコーダ102からのL′p,
R′p,R′B,L′B信号は検波器103とマトリツク
ス乗算器105の両方に加えられる。検波器10
3は、それに加えられたL′p,R′p,R′B,L′B信号
に応じて、振幅比較の適当な技術により対応する
方向θに優勢音源が存在することによつてそれぞ
れ活性化される多数の制御信号Cθを生ずる。こ
れらの制御信号はプロセツサ104にその入力と
して加えられる。プロセツサ104は、存在する
各制御信号にしたがつてコンデンサの充放電を制
御する回路によつて、最適結果を生ずるようにそ
れぞれ信号のアタツク減衰特性を調整する。この
アタツク減衰特性の調整にづづいて、プロセツサ
104は各信号を振幅制限して、いろいろな比率
でそれらの信号を結合し、マトリツクスの係数に
相当する信号を生ずる。
同様に他の任意の4チヤンネルステレオ位相マ
トリツクスたとえばBMXの出力信号を修飾する
のに必要なマトリツクスが求められる。また、こ
こに一般的に説明したシステムは、与えられた数
のチヤンネルの情報をそれより少数のチヤンネル
となるようにマトリツクス変換し、次いでもとの
与えられた数のチヤンネルとなるように再びマト
リツクス変換して、そのシステムの各出力チヤン
ネルが方向性情報となつている可能性のある所望
信号とその他の漏話成分の両方を所定の位相およ
び振幅関係で含むように先行のすべての多チヤン
ネルマトリツクスシステムからの出力信号を強調
するのに利用される。これらのマトリツクス係数
信号は第4図に示すマトリツクス乗算器105に
加えられ、また信号L′p,R′p,R′B,L′Bもマトリ
ツクス乗算器105に加えられる。マトリツクス
乗算器105はベクトル成分L′p,R′p,R′B,L′B
よりなる到来信号ベクトルdのマトリツクス乗算
のプロセスを所定のマトリツクスMによつて行な
い、後述する(1)式のベクトルmの各成分である4
つの音声信号L″p,R″p,R″B,L″Bを生ずる。こ
れらの出力信号は続いてマトリツクスデコーダ1
02に加えられる信号L,Rの記録または伝達の
ために用いられるマトリツクスエンコーダに加え
られるもとの信号と音響学的に事実上同じもので
ある。
検波器103についていえば、この検波器10
3は必要に応じて任意の数の制御信号を生ずるこ
とができるが、典型的には5から10までの間の信
号を生ずる。第5,6図はSQシステムに加えら
れるデコーダ103の2つの実施例を詳しく示し
ている。第5図では10の制御信号を生じ、第6図
では6つの制御信号を生ずる。
第5図に示す検波器103の実施例において、
4つの信号L′p,R′p,R′B,L′Bは4つの可変利得
増幅器116,117,118,119のそれぞ
れに加えられる。可変利得増幅器116,11
7,118,119は自動利得制御装置の一部を
なしている。これらの増幅器の出力L′pp,R′pp,
R′B0,L′B0は、可変利得増幅器116,117,
118,119によつて所定レベルに標準化され
ることを除いて、入力信号L′p,R′p,R′B,L′Bと
本質的に同じものである。増幅器116〜119
からのこれらの出力信号は第5図に示すように減
衰器120,121,122,123および信号
結合器124,125,126,127,12
8,129に加えられる。たとえば、増幅器11
6からの出力信号L′ppは減衰器120および信号
結合器124,127に加えられ、また増幅器1
17からの信号R′ppは減衰器121および信号結
合器124,125,128,129に加えられ
る。減衰器120〜123はこれらの信号を図示
する係数だけ減衰させ、また信号結合器124―
129は10の信号S45,S180,S315,S270,S225,
S0,S135,S90,S′270,S′90を生ずるように図示の
比率で出力信号を結合する。上記10の信号はそれ
ぞれ信号が添字の示す角度方向から到来するとき
に0となる。ダツシユを付した2つの信号S′270,
S′90はそれぞれ位置エンコードされた左中央、右
中央の音源に対して0となる信号である。これら
の信号はまた音源の他の或る方向について最大レ
ベルに到達し、減衰器および信号結合器の減衰量
および結合量はこれらの最大値をすべて同じレベ
ルにする値を有している。
上記の方向感心信号S45,S180,S315,S270,
S225,S0,S135,S90,S′270,S′90は整流器13
0,131,132,133,134,135,
136,137,138,139のそれぞれによ
つて整流される。各整流器130〜139の伝達
特性は各整流器を表わすブロツク上に図式的に示
してある。整流器の出力においては平滑時定数が
なく、整流器130,131,132,133,
134,135,136,137,138,13
9からの平滑してない出力がそれぞれ抵抗14
0,141,142,143,144,145,
146,147,148,149に加えられる。
これらのすべての抵抗140〜149は増幅器1
50の入力に接続されている。従つて、抵抗14
0〜149は増幅器150の入力において整流器
130〜139からの信号を結合する。抵抗14
3,144,145,147,148,149の
抵抗値がRの場合は、抵抗140,141,14
2,146の抵抗値が2Rとなる。これらの各抵
抗値はコーナ信号、前中央および後中央の信号、
平均の左中央信号および右中央信号のそれぞれの
同じ割合を増幅器150に対して加える。抵抗1
51は帰還抵抗の役目をし、その値は任意の整流
器出力に生ずる最大直流レベルの一部に等しい出
力直流レベルを生ずるように選ばれる。コンデン
サ152は平滑コンデンサである。増幅器150
からの出力は利得1の反転器153に加えられ
る。この反転器153は可変利得増幅器116〜
119の利得制御入力を駆動するために正しい極
性を得るように増幅器150の出力を反転する。
このようにして、反転器153からの信号は可変
利得増幅器116〜119に利得制御電圧を与え
る。
増幅器116〜119は典型的には第8図に示
すものと同じような利得制御特性を有していても
よい。第8図に示す特性曲線は制御電圧のかなり
急峻な屈曲点とかなり狭い動作範囲を有してい
る。制御作用は本質的には対数的に行なわれ、し
たがつて増幅器利得はたとえば屈曲点の電圧以上
では1mV当り1dBの割合で低下する。対数特性
は自動利得制御装置の総合安定度をよくし、その
傾料の急峻度は入力レベルの広い範囲にわたつて
正規化信号が所定レベルの極く近くに留まること
を保証する。
増幅器116〜119に駆動電圧を与える外
に、反転器153は比較増幅器164〜173に
基準レベル電圧を与える。比較増幅器164〜1
73はそれぞれ2つの入力を有し、その中の第1
の入力は反転器153の入力に結合され、また第
2の入力は第5図に示すように平滑フイルタ15
4〜163の異なるフイルタの出力に接続されて
いる。平滑フイルタ154〜163は、整流器1
30〜139と比較増幅器164〜173の間
に、関連の平滑フイルタによる平滑後の各整流器
出力が第2の入力としてその関連の比較増幅器に
加えられるように接続されている。すなわち、整
流器130の出力はフイルタ154によつて平滑
され、次いで比較増幅器164の第2の入力に加
えられ、整流器131の出力はフイルタ155に
よつて平滑され、次いで比較増幅器165の第2
の入力に加えられ、以下同様な接続と動作をす
る。各平滑フイルタ154〜163の出力はその
関連の比較増幅器164〜173によつて反転器
153の出力の基準レベル電圧と比較される。比
較増幅器164〜173は、、その関連の平滑フ
イルタ154〜163からの入力が反転器153
からの基準レベル電圧よりも低いときにのみ出力
を生ずる。その基準レベル電圧は、比較増幅器1
64〜173に加えられる各方向信号は特定方向
における最小値以外の最小値を有することがある
から、比較器164〜173に加えられる特性方
向の限定された範囲内に入る信号のみが基準レベ
ル以下に下るように、選ばれる。
比較増幅器164,165,166,167,
168,169,170,171,172,17
3からの出力信号にはC45,C180,C315,C270,
C225,C0,C135,C90,C′270,C′90と付記してあ
る。これらの信号はプロセツサ104に加えられ
る生の方向性制御信号である。
第7図は第5図の平滑フイルタとその関連整流
器の間の典型的なインターフエースを示し、平滑
フイルタ154〜163として用いることのでき
る典型的フイルタを示している。第7図は抵抗1
80,181およびコンデンサ182,183よ
りなる2段はしご形フイルタを示している。この
フイルタは最低信号周波数におけるリツプルを満
足に減衰すると共にできるだけ早い過渡特性を有
するように設計される。このフイルタを設ける目
的は検出点に信号のないことを検出することであ
るから、PNPトランジスタ184は、関連の整
流器からトランジスタ184のベースに加えられ
る信号すなわち通常0ではない平均レベルを有す
る全波整流音声信号が0まで低下するときはつね
に入力を引下げるために用いられる。電流は電流
源185によつてトランジスタ184のエミツタ
に供給される。電源流185はエミツタに入力信
号の正ピーク電圧を忠実に再生できるような値を
有している。このようにして、信号の急激な停止
に対する応答はできるだけ迅速なものとなる。
第6図は検波器の簡畧化した実施例を示してい
る。換言すれば、第6図は第5図の回路を簡畧化
したものである。第5図では10の制御信号を生ず
るが、第6図では6つの制御信号を生ずるだけで
左右の中央についての制御信号を省いてある。勿
論、これは検波器やそれに続く回路の費用を節減
するけれども、費用の節減はスピーカへの最終信
号の品質の劣化を伴なうことがある。生ずる制御
信号の数の減少を除けば、第6図の回路は第5図
の回路と同じである。第6図と第5図との比較に
よつて、第5図で信号C270,C90,C′90,C′270(左
中央、右中央信号および代りの左中央、右中央信
号)を生ずる比較増幅器、平滑フイルタ、整流
器、信号結合器ならびに第5図の抵抗140,1
41,142,146は第6図の回路では省いて
あり、そのほかの点では、両方の回路は同じもの
であり、同一回路の動作は同じであることは明ら
かである。したがつて、第6図で用いる番号は対
応する素子については第5図で用いる番号と同じ
である。第6図の回路について詳しく述べること
は第5図の説明を繰返すことに過ぎず、したがつ
て第6図の説明を必要としないであろう。しか
し、左中央、右中央信号および代りの左中央、右
中央信号は第6図では生じないから、第6図で省
略してある第5図の抵抗は他の抵抗の2倍の抵抗
値を有する抵抗140,141,142,146
であることをことわつておく。
検波器103について第5,6図に示す詳細な
回路は検波器103の好ましい回路構成の一例と
して与えられるが、これらの回路に対していろい
ろな変更や修飾を加えることはこの分野の技術に
熟達した者にとつては明らかであろう。しかし、
これらの回路が事実上音源の方向に無関係な基準
電圧を与えることは特別に意義のあることであつ
て、4つの入力信号を結合することなくこれらの
信号の整流レベルのみから基準電圧を定める他の
種類の装置にまさる改良点を生ずる。たとえば、
第5図のシステムで10の方向性制御信号によつて
得た基準レベル信号は音源方向について0.5%以
下しか変化しない。しかし、4つの信号の整流レ
ベルのみから基準レベル電圧を定める他のシステ
ムにおいては、基準電圧は音源方向について14%
程度も変ることがある。さらに、第5,6図にお
いて得た基準電圧と整流信号との比較によつて検
波効率を事実上信号レベルに無関係にすることが
できる。これは、各信号に含まれる方向性の強調
が他のシステムにおいて得られた範囲よりも広い
入力信号レベル範囲にわたつて有効性を保つこと
を保証する。
第9図は第5,6図の比較増幅器の代りに用い
ることのできる代表的な回路およびプロセツサ1
04の一部分の代表的な回路を示す。従つて、第
9図に詳細に示してある比較増幅器は第5,6図
の比較増幅器164であつてもよい。第5,6図
の他のすべての比較増幅器の回路は第9図に示す
回路と同じものである。さらに、その他の周知の
適当な比較回路もこれら第5,6,10図の比較
増幅器として用いることもできる。
ここで特に第9図を参照すれば、比較増幅器1
64は第1のトランジスタ300と第2のトラン
ジスタ302を含んでいる。トランジスタ300
のエミツタは抵抗301を経てトランジスタ30
2のエミツタに結合されている。関連する整流器
からの入力信号、詳細に示す比較増幅器は164
であると仮定しているからここに説明する場合で
は第5図または第6図の整硫器154からの入力
信号はトランジスタ300のベースに加えられ
る。基準レベル電圧はトランジスタ302のベー
スに加えられる電流源312はトランジスタ30
2のエミツタを抵抗301の結合点に接続され、
トランジスタ302のコレクタはアースに接続さ
れている。
第9図の回路接続図はプロセツサ104に全回
路の一部分である。第9図に示すように、この回
路は1対のダーリントン接続されたトランジスタ
310,311、第2の1対のベース接続された
トランジスタ306,307、複数のトランジス
タ315a〜315xを含んでいる。設けられる
トランジスタ315の数は比較増幅器の数よりも
1つ少ない。このようにして、第5図に示す10信
号システムにおいては、9つのトランジスタ31
5が各段に設けられる。10信号の場合には、第9
図の回路と同じものが10段設けられる。
直列接続した3つのダイオード316,31
7,318はトランジスタ311のコレクタとア
ースの間に接続され、電流源314はトランジス
タ311のコレクタに接続される。トランジスタ
311のコレクタに生ずるどんな出力信号も係数
発生器に加えられる。
各トランジスタ315はすべて並列に接続さ
れ、ダイオード308と抵抗309はアースと各
トランジスタ315のエミツタの間に接続され
る。各トランジスタ315のベースは他の段の1
つの異なる段の点313に接続される。たとえ
ば、トランジスタ315aのベースは第5図の比
較増幅器165に関連するプロセツサ104の段
にある点313に接続され、トランジスタ315
のベースは比較増幅器166に関連するプロセツ
サ104の段にある点313に接続される。
トランジスタ307,306の両方のエミツタ
はアースに接続され、ベースはいつしよに結合さ
れると共に直列接続した抵抗309とダイオード
308の共通結合点に接続されている。トランジ
スタ307のコレクタはダーリントントランジス
タ310のベースおよび抵抗303と比較トラン
ジスタ300のコレクタとの共通結合点に接続さ
れている。抵抗303はアースと比較器トランジ
スタ300との間にコンデンサ304と直列に接
続されている。ダイオード305はコンデンサ3
04と並列に接続され、トランジスタ306のコ
レクタはダイオード305、コンデンサ304,
抵抗303の共通結合点に接続されている。
以上に説明し第9図に示すように、関連の整流
器からの信号は比較器トランジスタ300のベー
スに加えられ、基準レベル電圧は比較器トランジ
スタ302のベースに加えられる。正常な状態の
下では電流源312から供給される電流はトラン
ジスタ302のコレクタを通つて流れる。しか
し、比較器トランジスタ300のベースに加えら
れる入力信号電圧が比較器トランジスタ302の
ベースに加えられる基準レベル電圧以下に低下す
るならば、上記電流の一部分は比較器トランジス
タ300のコレクタを通つて流れるようにそらさ
れる。
抵抗301は事実上関連の整流器からの出力が
0に到達するかなり前の全電流をトランジスタ3
00に移すことを保証する抵抗値をもつように選
ばれる。この特性は他の方向からのかなりの大き
さの信号があるときに優勢信号を検波する助けと
なる。
電流源312からの電流がトランジスタ300
にそらされるとき、抵抗303に電圧降下を生
じ、コンデンサ304が充電し始める。同時にト
ランジスタ311すなわちダーリントン対のエミ
ツタの電圧はダイオード316,317,318
によつて決る最大値まで直ちに上昇する。トラン
ジスタ310,311よりなるPNPダーリント
ン対はバツフアおよびレベルシフタとして作用す
る。比較器トランジスタ300のベースへの信号
が幅の狭いパルスであるときには、コンデンサ3
04は充分な電荷を保持せず、トランジスタ31
1のエミツタの電流は急速に小さくなる。また一
方比較器トランジスタ300のベースへの信号が
幅の広いパルスのときには、コンデンサ304は
ダイオード305によつて制限されるレベルまで
充電され、比較器トランジスタ300への入力信
号がなくなるとコンデンサ304はゆるやかに放
電し、それによつてトランジスタ311のエミツ
タの出力電流をゆるやかに減衰させる。それから
しばらくして異なる方向からの別の信号が生ずる
ならば、他の段の1つが動作し、その段からの出
力電圧がその段の点313に接続されたトランジ
スタ315のベースに加えられ、それによつて抵
抗309に電流が流れるようにする。抵抗309
を流れる電流はトランジスタ306,307のベ
ースに順方向バイアスを生ずるから、この抵抗3
09の電流はトランジスタ306,307に同じ
電流を流れさせる。その順方向バイアスはダイオ
ード308によつて制限される。トランジスタ3
06,307のこの電流はトランジスタ310の
ベース電圧を直ちに引下げ、コンデンサ304を
かなり急速に放電させ始める。この他の段の信号
がなくなると、トランジスタ306,307の電
流が流れなくなる。トランジスタ306,307
の電流の流れる時間が非常に短くてコンデンサ3
04が完全に放電し終らないときには、トランジ
スタ310のベースの電圧はトランジスタ30
6,307の短時間の電流がなくなつたときに再
び上昇する。この特徴によつて優勢信号に対する
方向性制御信号を異なる方向からの短かい信号に
よつて一時的にスナツチできるようにする。
ここで、前述の第6図の回路から出力される出
力信号C0,C45,C135,C180,C225,C315が第1図
に示す回路へ供給されることになる。
一方、本発明は、復合装置から出力された複数
の合成信号に含まれる情報の指向性内容をエンハ
ンスする装置に自動制御装置を備えている。この
自動制御装置は以下3つのことから成つている。
1 前記指向性エンハンスメントシステムが出力
する制御信号の数に等しい入力の数と、一つの
出力を持つ加算装置。これは、その入力で受け
る信号の合計に比例する信号を出力する働きを
する。
2 第1の入力、第2の入力、それに1つの出力
をそれぞれ持つ複数の割算装置―第1の入力に
入る第1の信号を、第2の入力に入る第2の信
号で割算し、その商を比例している信号を出力
する働きをする。一つの割算装置が一つの制御
信号にそれぞれ当てられ、異なる制御信号の1
つが各割算装置の第1の入力に当てられ、そし
て加算装置から出力される合計信号が各割算装
置の第2の入力に当てられる。
3 それぞれ一つの信号端子と、一つの制御端子
を持つ複数の制限装置で、信号端子での信号の
レベルが制御端子のレベルを越えないようにす
るものである。各制限装置の制御端子に、異な
る割算装置の出力信号の一つが当てられ、各制
限装置の信号端子が割算装置の第1の入力ター
ミナルとつながり、この割算装置の出力は同じ
制限装置の制御端子に供給される。このシステ
ム全体の働きは、システムの入力に入る制御信
号の合計の最大値を一定値に制限しながら、こ
れらの制御信号間の比率を変えず、制御信号に
より表わされるコントロールパラメータCθの
合計の最大値を1に限定するわけである。
出願中の英国特許出願No.13047/74(対応日本出
願、特開昭50―153602)に明記された指向性エン
ハンスメントシステムの効果として、一つは所定
の方程式に従うことと、システムの検出装置が決
定した一番優性な音源の方向によつて、修正マト
リツクスMの係数を生成すること、第二の効果
は、このマトリツクスMによつて復号された入力
信号のベクトルdを掛けることで、修正された復
合信号のベクトルmを生成し、それにより優勢な
音源がそれに対応する拡声器のみに現われる様、
総体の伝信マトリツクス・T0を変える。第三の
効果は各音源のすべてに対し、一定の合計出力を
拡声器で保持することである。この過程は次の方
程式で表わされる。
m =Md …(1)
=Ts …(2)
このTは、元のジグナル・ベクトルsから変換
解読されたジグナルベクトル・mまでの、4×4
の変換マトリツクス、そして
T=MT0 …(3)
ここでT0は、元のジグナル・ベクトルsから、
指向性エンハンスメントシステムの入力に提供さ
れる解読されたシグナル・ベクトルdまでの総体
変換マトリツクス.修正マトリツクスは次の二つ
に分けられる。
M=B+I …(4)
Iはその恒等変換であり、Bはこの所要の修正
をなすのに必要なMとIの時間によつて変化する
差である。制御信号C〓が、いくつかの異なるコン
トロール方向θを与えられるならば、マトリツク
スBは、各方向に対する所定のマトリツクスの一
次的組合わせB〓として書くことが出来、C〓は時
間により異なつている。
B(t)=Σ〓C〓(t)B〓 …(5)
制御信号が用意された二つの方向の間に音源が
発生した時に、コントロール・パラメータが、0
と1との中間値を取れば、又、制御信号の合計が
常に1であるなら、その結果として、移つたジグ
ナルを押さえ、拡声器に一定の合計出力を継続さ
せるのに、かなり有効である修正マトリツクスが
生じる。左横あるいは右横のジグナルに対して、
合計出力が1.8dBで減るが、完全な分離と正しい
配置が遂げられることを特に示した。本発明の効
果は制御信号の合計を、1により近く動的に制限
することで、どんな所で起る単一音源もすべて最
適に分離することができる。どの方向の音源でも
完全分離する精密な状態が定まつておりこれは下
記に示す通りである。
C.B.S.社のSQ4チヤンネル音響装置に応用する
場合には、6つのコントロール・パラメータが用
いられ、方向についての修正マトリツクス6個用
いた指向性エンハンスメントシステムが使われ
た、制御信号と修正マトリツクスが与えられた方
向角度θは、0゜(真正面)、45゜(右前)、135゜(右
後)、180゜(真後)、225゜(左後)、そして315゜(
左
前)。修正マトリツクスは、方向角度に等しい添
字によつて指定され、Bのマトリツクスに対応す
る係数は次の通りであつた。
角や、真正面、真後の他に位置する音源の完全
な分離をさせる為に、これらのマトリツクスの必
要な組合わせを求める。これらの音源はSQ装置
で、どの様に記号に符号化され、復号されるかを
知る必要がある。前と後の4分円の音源は、SQ
マトリツクス方程式によつて直接符号化されてい
るが、その正弦、余弦の関数は普通、正弦、余弦
回転分圧器によつて与えられる。従つて、0゜と
45゜との間に位置するジグナルに対して、元のシ
グナル・ベクトルは次の形を成す。s
=cos(θ+45゜)
sin(θ+45゜)
0
0 …(12)
45゜と135゜との間に、そのシグナル・ベクトル
は次の形を成す。
他の方向に対しても同じ様な元のシグナルベク
トルを生ずる構成をなす対称関係がある。
従つて、上述されたフオーマツトにおけるシグ
ナルを完全分離するために、又、システムの対称
が正しくなるように保証するためにだけ、制御係
数の適正な数値を考慮する必要であり、考慮する
理由は傾聴者のまわりに位置するどの音源をも完
全に分離させるためである。
これらの係数の必要条件を考えてみよう。0゜と
45゜間に位置する方向角度の場合、必要なのは、
ゼロでないだけのコントロールパラメータがC0
とC45であることと、これらのパラメータが方向
角度の関数の数値を取るべきことである。簡略化
するために式に当てはめてみよう。
C0=f(θ) …(14A) および
C45=g(θ) …(14B)
それで、修正マトリツクスM(θ)は次の通り
である。
M(θ)=f(θ)B0+g(θ)B45+I …(15)
復号されたシグナル・ベクトルは、音源のシグ
ナル・ベクトルsに変換マトリツクスT0を応用
することにより生じ、
a=45゜−θ …(16)
三角形の恒等式cosX=sin(90゜−X)をもつて、
音源のシグナル・ベクトルは
S=six a
cos a
0
0 …(17)
となり、その復号されたシグナル・ベクトルは次
のようである。
それで、その修正されたシグナルベクトルは
m=Md …(1)
であり、Mは以下に示す通りである。
そして後のチヤンネルのシグナルを消す必要条
件は、上記Mの下に二行にdを掛ければ、ゼロ積
を成すべく意味をもつ。これは、これらの積の部
分に実数と虚数の両方が当てはまり、一見二つの
未知数を決定するのに、四つの方程式があるよう
だが、この内二つの方程式は他の二つに等しく、
結果的には二つの別の方程式になる。
0.644ft+0.356f+g−1=0 …(20)
0.644f+0.356ft−0.155gt−t=0 …(21)
ここで、t=tan a …(22)
ここでgを消去すると
f=t/0.5574+0.3564t+0.0862t2 …(23)
又は、fを消去すると
g=1−t2/1+0.6392t+0.1547t2 …(24)
ここで、修正されたシグナルの前の二チヤンネル
の実数と虚数の成分が各方向角度に対して見い出
され、その結果出力のレベルも計算される。又、
その再生されたシグナルが前の二つのチヤンネル
だけに現われるので、その配置を確めることも出
来、比率では
t′=tan a′=m1/m2 …(25)
ここで再生された方向角度θ′は次の式で表わされ
る。
θ′=45゜−a′ …(26)
配置誤差は元の方向角度と再生された方向角度
との差であり、第1表に見られる様に、この音源
角度の範囲での最大配置誤差は1.36゜である。こ
の様な誤差は元のシグナルに再生シグナルを直接
比較しても、わずかに目につくだけである。
完全なチヤンネル分離とは、デジベルで表現し
た比率―方向の正しい再生を必要とするシグナル
の二チヤンネルのシグナル出力の比率と他のチヤ
ンネルのそれ―によつて定義できる。理想の復号
装置では、常に音源方向のすべてに対し、当然無
限であるが、実際、成分の許容誤差や検出器の性
能のために不可能である。以上の条件のもとで作
つた単純なマトリツクス復号装置の総チヤンネル
分離(TQS)は常に0dBであるゆえ、単純マト
リクス復号装置のTQSは上述を基本とし、実際
の復号装置で得られる数値は本改良を示す信頼で
きるものである。
0゜と45゜の音源角度についての前述の理論によ
り、135゜と180゜、180゜と225゜、そして315゜と360゜
に
おけるfとgに対しても同じ式が得られ、そのコ
ントロール・パラメータと、これらの関数との関
係が下の方式により表わされる。
C135=g、C180=f、a=θ−135゜
135゜θ180゜
C225=g、C180=f、a=225゜−θ
180゜θ225゜
C315=g、C0=f、a=θ−315゜
315゜θ360゜
…(27)
横の4分円において、完全分離の必要条件は反
対側に現われる再生シグナルの成分が常に0であ
ることである。前述した理論により、式(13)で表
わした音源シグナル構成をもつて必要とするコン
トロール・シグナルの数値は次の通りである。
d=(1−t)(0.5774+0.2391t)/0.5774+0.478
3t+0.0991t2…(28)
e=t(0.8165+0.3382t)/0.5774+0.4783t+0.09
91t2…(29)
ここで以前の様に、t=tan a、又は、この二
つの4分円でのaとθの関係は次の通りである。
C45=d、C135=e、a=1/2(θ―45゜)
45゜θ135゜
C225=d、C315=e、a=1/2(θ−225゜)
225゜θ315゜
…(30)
eとdの数値のもう一つの有効な特徴は、それ
らの合計が常に1であること、その上、fとgの
数値の合計もほぼ1であり、したがつて単純な制
限回路により、コントロールシグナルの合計に対
するほぼ正しい性質が得られる。これを成す回路
を述べる前に、第1表を注目しておきたい。d,
e,fgの方式がコンピユータで5゜間隔に算定さ
れ、その結果とする復号シグナルが配置と総合4
チヤンネルの分離と4チヤンネルから出る総合有
効出力と共に見い出された。この表に見られるよ
うに、前後4分円における配置誤差が常に1.4゜以
下で、横4分円において常に2.25゜以下であり、
そして総出力の差は前後4分円におき0.25dB以
下で、横4分円におき、1.9dB以下である。
よつてこの様なシステムの全体の性能は、これ
らの点で、実質上完全である。試聴実験でもみら
れた、このコントロールシステムの効果は、二つ
以上のシグナルがある時に、そのシグナルをすべ
て正しく配置することである。なぜなら、多くの
場合、そのコントロール・シグナルが可能な極大
値以下だが、部屋の反対側に等しい二つのシグナ
ルがある時、制御回路がいずれにも優勢となるこ
となく、単準マトリツクス復号装置より、シグナ
ルの分離を増加させる働きをなす。この考えは、
その結果の修正マトリツクスと、制御信号が与え
られた主な方向における、音源に及ぶ影響に関す
る、数学的考察により確認されている。等しい三
つのシグナルが同時にある場合にもその分離が増
加される。このシステムは瞬時に動作するので、
多重音源が分離されないことは耳には分からない
―それは一つの音源が他の音源より十分優性であ
る時に、その分離がシステムの成分の許容誤差に
よる最大可変範囲まで増加されるためである。
ここで、最大可変範囲について説明する。例え
ば左前方スピーカのみを目的とする信号のよう
な、指向性エンハンスメントシステムに印加され
る単一の信号の分離度は理想的には無限であると
考えられ、これは、他のスピーカのいずれに対し
ても漏話が起こらないことを示唆する。しかしな
がら、構成要素の許容差は達成しうる最大分離度
を制限する。実際には、35dBから55dBの分離度
が達成される。これが「最大可能範囲」であり、
指向性エンハンスメントシステムにより分離度を
この範囲まで増加させることができる。指向性エ
ンハンスメントシステムを使用しないと、総4チ
ヤンネル分離度(本願で規定するもの)は0dBで
ある。
1つの音源のみが主に働いているとき、その音
源に関する指向性情報により発生される1つ又は
複数の制御信号は達成しうる最高のレベルに達
し、分離度は物理的に可能な限りの高さとなる。
単一の音源のみが主勢力をもつのではない混合状
態では、3つまでの音源に関する分離度は幾分か
向上され、正しい位置を耳でほぼ十分に確定でき
る。それらの音源はいずれか1つの勢力が増す
と、その分離度は増大し、位置は正確に聞き取ら
れる。脳は、音源が移動した証拠がない限り、音
源は静止したままであると想定する。従つて、先
に主勢力をもつていた音源が勢力を失なうと、存
在するその他の音声がデコーダにその音源を異な
る場所に配置させても、耳はその音源の指向性が
変化しないと知覚する。
[Industrial Application] The present invention reproduces the information on four separate channels after being transmitted or recorded on a medium with only two tracks, provided by four loudspeakers, and reproduces the information on an equal number of separate The present invention relates to a device that provides a listener with sound that appears to come from a sound source. In particular, it relates to the directional enhancement system described in pending British Patent Application No. 13047/74 (corresponding Japanese application, JP 50-153602), and forms part of the processing unit of that system. Here, the directional enhancement system receives the output signals of a 4-channel matrix decoder, continuously monitors the directional information encoded in those signals, and changes the degree of separation between those channels. This refers to a system that increases the perceptual directivity of reproduced sound in the listening area. [Prior art and its problems] A directional enhancement system is connected between the output terminal of a 4-channel matrix decoder and the input terminal of a power amplifier that operates the speakers of a 4-channel audio reproduction system. By performing functions that increase the degree of separation between channels, while maintaining all audio being played at the same total sound output power level as would be obtained in the absence of a record or This is a system that enhances or emphasizes directional information encoded in broadcasts. A matrix decoder uses loudspeakers placed around a listener with an acoustic field intended to reproduce the original sound signal recorded from all directions around the microphone in the same apparent direction around the listener. A pair of stereophonic signals is combined by phase shifting and amplitude matrixing to generate a plurality of speaker supply signals for driving. Typical such decoders are SQ decoders and QS decoders. The directional enhancement system consists of three important subsystems: a direction sensing system;
It includes a control signal processor and a matrix multiplier. These belong to the prior art. The direction detector system is shown in FIGS. 5 and 6 of the accompanying drawings of the present application, which correspond to FIGS. 2 and 4 of the previously referenced Japanese patent (JP-A-50-153602).
The system includes a plurality of signal rectifiers forming a gain control loop that together provide a set of six or more output signals corresponding to different coded audio directions and control subsequent circuitry. used for The control signal processor adds appropriate attack and decay time constants to the control signals and limits the signals to a certain maximum level having a value logically equal to one. In integrated circuits with directional enhancement systems, this level is approximately 1.9V, but may be any convenient voltage. Reference Japanese Patent No. 7
After passing through this circuit, which is shown in FIG. 9 of the accompanying drawing corresponding to the figure, the control signal is used to generate voltages corresponding to the coefficients of the matrix defined in the Japanese patent and called coefficient voltages. A matrix multiplier is a combination of an analog multiplier and a summing node that performs matrix multiplication of a set of input signals by a matrix whose coefficients are defined by the coefficient voltages extracted from the directional information obtained in the input signals. and generating a set of output signals. The output signal is then amplified and provided to a speaker. The attack and decay time constants added to the control signals in directional enhancement systems pose some problems while providing desirable characteristics to audio reproduction. Specifically, if two or more control signals are active at the same time,
The combined effect of the control signals acting on the coefficient generator is
This results in the formation of a matrix that has coefficients that exceed the level at which crosstalk is properly canceled, thereby generating excessive crosstalk. This can only occur if the sum of the control signals exceeds a predetermined value, a logic value of one. OBJECTS OF THE INVENTION The present invention is a subcircuit that can be incorporated between the attack and attenuation control circuitry of a control signal processor and the coefficient signal generation circuitry. The aim is to prevent the occurrence of the above-mentioned undesirable effects, and the invention therefore also improves the degree of dynamic separation that can be achieved, which makes it possible to change the audio reproduction from the original sound recorded by the microphone. This is advantageous in allowing more accurate correspondence to events. Its operating principle is to limit the control signals such that the sum of the control signals can never exceed a logic value of one. Additionally, it has been found desirable for the user to be able to adjust the degree of control over the maximum dynamic resolution achieved using a manually operated potentiometer. Such control is referred to as dimensional control, since crosstalk has the effect of reducing the apparent dimensionality of the spatial effects reproduced by a surround sound system. Because the present invention maintains the degree of separation at or near a level set by user control, it is referred to as automatic dimension control, following automatic frequency control and similar terms. In the processing unit of the directional enhancement system, the control signal issued by the direction detection device is subjected to appropriate level limiting characteristics and attack-attenuation (attack-attenuation).
decay) characteristics on the control signals prior to generating the coefficients of the modified matrix for provision to the matrix multiplier of the system. The attack attenuation characteristics herein refer to the attack and attenuation time constants applied to the control voltage by the attack and attenuation control circuits of the control signal processor of the directional enhancement system. The attack and attenuation control circuit is a circuit similar to the circuit shown in FIG. Refers to the circuit for generating electricity. Furthermore, a matrix multiplier is a matrix multiplication of a vector signal consisting of several time-varying signals by a matrix consisting of several coefficients expressed as voltages to generate an output vector signal consisting of several individual output signals. A combination of an analog multiplier and a summing amplifier configured to perform the numerical operations of It is an object of the invention that such control signal events
The purpose is to dynamically change the level limiting characteristics so that the optimal arrangement and separation of the corresponding sound sources can be obtained when the above-mentioned problems occur simultaneously. If you do this,
A single sound source located in an intermediate direction between the sound sources providing the control signal can be more accurately located and better separated. SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to improve the performance of directional enhancement systems by providing the maximum possible separation and the best possible placement accuracy for a plurality of localized sound sources. A control signal event here refers to an attack on one or more control signals, ie, a sudden increase in voltage. The term "accurate placement" originally refers to the fact that a sound source at a certain azimuth angle in the recording environment should be reproduced so that it is perceived by the listener to be localized in the original direction as accurately as possible. It means something. The term corresponding sound source refers to the "control signal event" that occurs in the directional enhancement system when encoded and subsequently decoded.
represents the sound source that caused the sound. For example, the onset of sound generation from an instrument located in the left rear location causes the left rear control signal to rise, which is considered to constitute a "control signal event." At the same time, if another instrument, for example located halfway between center front and right front, were to emit a note, both the center front control signal and the right front control signal would rise.
If the invention is operating correctly, a logical value equal to the sum of the left rear control signal, the center front control signal, and the right front control signal (if the invention is not employed,
(which will probably exceed 1) is limited to 1. This prevents over-cancellation and the sound from the left rear sound source appears primarily on the left rear speaker (crosstalk to other speakers is minimized). The sound from the front instrument is transmitted to the front left speaker,
It appears at a different level to the front right speaker, and crosstalk to the two rear speakers is minimized. The front speakers should be panned at a ratio such that the apparent sound source direction is exactly halfway between the center front location and the right front location. Here, the "front-stage matrix decoding device" in the claims refers to, for example, several (usually four) output signals to be reproduced through speakers placed at (four) corners of a listening room. This is a device that matrixes stereo sound source signals from a phonograph to generate phonographs. The number of speakers may be 6 to 8 depending on the system. Also, "enhance the directional content of information"
This means that the reproduced signal appears in a more clearly localized state. The directional content of the information contained in an audio signal is such that the signal can be distinguished as a correlated signal in a specific phase-amplitude relationship defined by a phase-amplitude matrix coding system for each sound source direction. It is an ingredient. A directional detector system that is part of the directional enhancement system generates an output signal that varies according to this directional information content. Since the composite signal from the matrix decoder contains crosstalk, enhancing the directional content means increasing the separation between the (four) output channels by reducing crosstalk. This process is performed dynamically by the directional enhancement system and is called directional enhancement. This is why the expression "enhancing the directional content" is used. Additionally, "variable control device" refers to a manually controlled potentiometer or similar device operated by the user. DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS The present invention provides a method and apparatus for processing concurrent control signals in a directional enhancement system. This device is designed to obtain the optimal placement and separation characteristics of the corresponding sound source when reproduced by the output device, and in particular, the most effective effect is obtained by applying a directional enhancement system to the 4-channel sound device. demonstrate. This device is currently being applied for in UK Patent Application No. 13047/74.
(Corresponding Japanese Application, Application Publication No. 50-153602), which forms part of the processing unit of the directional enhancement system described in US Pat. Characterized by means of limiting the signal. It can also be used in conjunction with a limited type of manual dimensional adjustment. Here, in order to facilitate understanding of the present invention, the contents of British Patent Application No. 13047/74 (corresponding Japanese application, application publication number 50-153602) are explained based on the attached drawings and FIGS. 4 to 9. First, I will explain in detail. FIG. 4 shows a block diagram of a four channel stereo sound system. As shown in FIG.
Added to 00,101. Left (L) signal and right (R)
These pair of input signals consisting of signals are, for example, 2
It is obtained from track records and contains directional information. For example, the L and R signals are processed by the matrix 4-channel stereo decoder 10 of the SQ system.
Added to 2. Four output signals L′ p (front left), R′ p
(front right), R′ B (rear right), and L′ B (rear left) are the decoders 10
2. These four signals are processed by the circuit in the dotted block 114 to produce four emphasis signals L″ p (front left), R″ p (front right), R″ B (rear right ,
left rear). 4 speakers 110, 111, 112, 11
3 is shown in a rectangle 115 surrounded by a dotted line, and this rectangle 115 represents, for example, a room in which a four-channel stereo system is arranged. The speakers 110, 111, 112, and 113 are front left, front right, rear left, and rear right speakers, respectively. In this way, the signal L" p is applied to the speaker 110 via the amplifier 106, and the signal R" p is applied to the speaker 110 via the amplifier 107.
The signal L″ B is applied to the speaker 112 via the amplifier 109, and the signal R″ B is applied to the speaker 113 via the amplifier 108. Detector 103, processor 104, and matrix multiplier 105 generate emphasis signals L″ p , R″ p ,
Make L″ B and R″ B . L′ p from decoder 102,
The R' p , R' B , and L' B signals are applied to both detector 103 and matrix multiplier 105 . Detector 10
3 is activated by the presence of a dominant sound source in the corresponding direction θ according to the L′ p , R′ p , R′ B , L′ B signals applied thereto, using a suitable technique of amplitude comparison. A large number of control signals Cθ are generated. These control signals are applied to processor 104 as its input. Processor 104 adjusts the attack attenuation characteristics of each signal to produce optimal results, with circuitry controlling the charging and discharging of capacitors according to each control signal present. Based on this adjustment of the attack attenuation characteristics, processor 104 amplitude limits each signal and combines the signals in various ratios to produce signals corresponding to the coefficients of the matrix. Similarly, any other four-channel stereo phase matrix required to modify the output signal of a BMX, for example, may be determined. Additionally, the system generally described here matrix transforms the information for a given number of channels into a smaller number of channels, and then matrix transforms the information back to the given number of channels. All previous multichannel matrices are converted so that each output channel of the system contains both the desired signal and other crosstalk components, which may include directional information, in a given phase and amplitude relationship. Used to enhance the output signal from the system. These matrix coefficient signals are applied to matrix multiplier 105 shown in FIG . The matrix multiplier 105 has vector components L' p , R' p , R' B , L' B
The process of matrix multiplication of the incoming signal vector d consisting of
The two audio signals L″ p , R″ p , R″ B , and L″ B are generated. These output signals are then sent to matrix decoder 1
02 is virtually identical acoustically to the original signal applied to the matrix encoder used for recording or transmission of the signals L, R applied to the 02. Regarding the detector 103, this detector 10
3 can produce any number of control signals as desired, but typically produces between 5 and 10 signals. Figures 5 and 6 detail two embodiments of the decoder 103 added to the SQ system. In FIG. 5 ten control signals are produced and in FIG. 6 six control signals are produced. In the embodiment of the detector 103 shown in FIG.
The four signals L' p , R' p , R' B , L' B are applied to four variable gain amplifiers 116, 117, 118, 119, respectively. Variable gain amplifier 116, 11
7, 118, and 119 form part of an automatic gain control device. The outputs of these amplifiers L′ pp , R′ pp ,
R' B0 and L' B0 are variable gain amplifiers 116, 117,
are essentially the same as the input signals L' p , R' p , R' B , L' B except that they are normalized to a predetermined level by signals 118 and 119 . Amplifiers 116-119
These output signals from
8,129. For example, amplifier 11
The output signal L' pp from 6 is applied to an attenuator 120 and signal combiners 124, 127, and also to an amplifier 1
The signal R' pp from 17 is applied to attenuator 121 and signal combiners 124, 125, 128, 129. Attenuators 120-123 attenuate these signals by the coefficients shown, and signal combiners 124-
129 is 10 signals S 45 , S 180 , S 315 , S 270 , S 225 ,
The output signals are combined in the ratios shown to yield S 0 , S 135 , S 90 , S' 270 , and S' 90 . Each of the above 10 signals becomes 0 when the signal arrives from the angular direction indicated by the subscript. Two signals S′ 270 with dashes,
S′ 90 is a signal that becomes 0 for the position encoded sound sources at the center left and center right, respectively. These signals also reach a maximum level for some other direction of the sound source, and the attenuation and coupling amounts of the attenuator and signal combiner have values that bring these maximum values all to the same level. The above direction sensing signals S 45 , S 180 , S 315 , S 270 ,
S 225 , S 0 , S 135 , S 90 , S' 270 , S' 90 are rectifier 13
0,131,132,133,134,135,
136, 137, 138, and 139, respectively. The transfer characteristics of each rectifier 130-139 are shown diagrammatically on the block representing each rectifier. There is no smoothing time constant at the output of the rectifier, and the rectifiers 130, 131, 132, 133,
134, 135, 136, 137, 138, 13
The unsmoothed outputs from 9 are connected to resistors 14, respectively.
0,141,142,143,144,145,
Added to 146, 147, 148, 149.
All these resistors 140-149 are connected to amplifier 1
50 inputs. Therefore, resistance 14
0-149 combine the signals from rectifiers 130-139 at the inputs of amplifier 150. resistance 14
If the resistance value of 3,144,145,147,148,149 is R, then resistor 140,141,14
The resistance value of 2,146 is 2R. Each of these resistance values corresponds to the corner signal, front center and rear center signals,
Equal proportions of each of the average left center signal and right center signal are applied to amplifier 150. resistance 1
51 serves as a feedback resistor, the value of which is chosen to produce an output DC level equal to a fraction of the maximum DC level occurring at any rectifier output. Capacitor 152 is a smoothing capacitor. amplifier 150
The output from is applied to a unity gain inverter 153. This inverter 153 is connected to variable gain amplifiers 116~
The output of amplifier 150 is inverted to obtain the correct polarity to drive the gain control input of 119.
In this manner, the signal from inverter 153 provides a gain control voltage to variable gain amplifiers 116-119. Amplifiers 116-119 may typically have gain control characteristics similar to those shown in FIG. The characteristic curve shown in FIG. 8 has a rather sharp turning point in the control voltage and a rather narrow operating range. The control action is essentially logarithmic, so that the amplifier gain decreases, for example, at a rate of 1 dB per mV above the knee voltage. The logarithmic characteristic improves the overall stability of the automatic gain controller, and the steepness of its slope ensures that the normalized signal remains very close to a predetermined level over a wide range of input levels. In addition to providing drive voltages to amplifiers 116-119, inverter 153 provides reference level voltages to comparison amplifiers 164-173. Comparison amplifier 164-1
73 each have two inputs, the first of which
is coupled to an input of an inverter 153, and a second input is coupled to a smoothing filter 15 as shown in FIG.
It is connected to the outputs of 4 to 163 different filters. The smoothing filters 154 to 163 are the rectifier 1
30-139 and comparator amplifiers 164-173 such that each rectifier output after smoothing by an associated smoothing filter is applied as a second input to its associated comparator amplifier. That is, the output of rectifier 130 is smoothed by filter 154 and then applied to the second input of comparison amplifier 164, and the output of rectifier 131 is smoothed by filter 155 and then applied to the second input of comparison amplifier 165.
is added to the input of , and the following connections and operations are similar. The output of each smoothing filter 154-163 is compared to a reference level voltage at the output of inverter 153 by its associated comparison amplifier 164-173. Comparison amplifiers 164-173 have inputs from their associated smoothing filters 154-163 connected to inverter 153.
produces an output only when the voltage is lower than the reference level voltage from The reference level voltage is the comparator amplifier 1
Since each direction signal applied to comparators 164 to 173 may have a minimum value other than the minimum value in a particular direction, only signals applied to comparators 164 to 173 that fall within a limited range of characteristic directions are below the reference level. be chosen to descend to comparison amplifiers 164, 165, 166, 167,
168, 169, 170, 171, 172, 17
The output signals from 3 include C 45 , C 180 , C 315 , C 270 ,
C 225 , C 0 , C 135 , C 90 , C′ 270 , and C′ 90 are added. These signals are the raw directional control signals applied to processor 104. FIG. 7 shows a typical interface between the smoothing filter of FIG. 5 and its associated rectifier, and shows typical filters that can be used as smoothing filters 154-163. Figure 7 shows resistance 1
A two-stage ladder filter consisting of capacitors 80 and 181 and capacitors 182 and 183 is shown. This filter is designed to satisfactorily attenuate ripples at the lowest signal frequencies and to have as fast a transient response as possible. Since the purpose of this filter is to detect the absence of a signal at the detection point, the PNP transistor 184 is configured to provide a full-wave rectifier with a signal applied to the base of the transistor 184 from the associated rectifier, typically with a non-zero average level. It is used to pull down the input whenever the audio signal drops to zero. Current is supplied to the emitter of transistor 184 by current source 185. The power supply current 185 has a value such that the positive peak voltage of the input signal can be faithfully reproduced at the emitter. In this way, the response to sudden cessation of the signal is as quick as possible. FIG. 6 shows a simplified embodiment of the detector. In other words, FIG. 6 is a simplified version of the circuit of FIG. 5. In FIG. 5, ten control signals are generated, but in FIG. 6, only six control signals are generated, and the control signals for the left and right centers are omitted. Of course, this saves the cost of the detector and subsequent circuitry, but the cost savings may be accompanied by a degradation in the quality of the final signal to the loudspeaker. Except for the reduction in the number of control signals produced, the circuit of FIG. 6 is the same as the circuit of FIG. A comparison between FIG. 6 and FIG . 5 shows that in FIG. The resulting comparison amplifier, smoothing filter, rectifier, signal combiner and resistor 140,1 of FIG.
41, 142, and 146 are omitted in the circuit of FIG. 6, and in other respects both circuits are the same, and it is clear that the operation of the same circuit is the same. Therefore, the numbers used in FIG. 6 are the same as those used in FIG. 5 for corresponding elements. To discuss the circuit of FIG. 6 in detail would merely be a repetition of the description of FIG. 5, and thus would not require further explanation. However, since the center left, center right signals and the alternative center left, center right signals do not occur in FIG. 6, the resistor in FIG. 5 that is omitted from FIG. Resistors 140, 141, 142, 146 having
Please note that. Regarding the detector 103, the detailed circuits shown in FIGS. 5 and 6 are given as examples of preferred circuit configurations of the detector 103, but it is possible for those skilled in the art to make various changes and modifications to these circuits. It will be obvious to those who have done so. but,
It is of particular significance that these circuits provide a reference voltage that is virtually independent of the direction of the sound source, and it is also possible to determine the reference voltage solely from the rectified levels of these signals without combining the four input signals. This results in an improvement over devices of this type. for example,
The reference level signal obtained by the ten directional control signals in the system of FIG. 5 varies by less than 0.5% in the direction of the sound source. However, in other systems that determine the reference level voltage only from the rectified levels of the four signals, the reference voltage is 14% in the direction of the sound source.
The degree may also vary. Furthermore, by comparing the reference voltage obtained in FIGS. 5 and 6 with the rectified signal, the detection efficiency can be made virtually independent of the signal level. This ensures that the directional enhancement contained in each signal remains effective over a wider range of input signal levels than that obtained in other systems. Figure 9 shows a typical circuit and processor 1 that can be used in place of the comparison amplifiers in Figures 5 and 6.
A representative circuit of a portion of 04 is shown. Therefore, the comparison amplifier shown in detail in FIG. 9 may be the comparison amplifier 164 of FIGS. 5 and 6. All other comparator amplifier circuits in FIGS. 5 and 6 are the same as the circuit shown in FIG. Furthermore, other suitable comparison circuits known in the art may also be used as the comparison amplifiers of FIGS. 5, 6, and 10. Referring now specifically to FIG. 9, comparison amplifier 1
64 includes a first transistor 300 and a second transistor 302. transistor 300
The emitter of is connected to the transistor 30 via the resistor 301.
It is connected to the second emitter. The input signal from the associated rectifier, the comparison amplifier shown in detail is 164
Therefore, in the case described here, the input signal from regulator 154 of FIG. 5 or 6 is applied to the base of transistor 300. A reference level voltage is applied to the base of transistor 302. Current source 312 is connected to transistor 30.
The emitter of 2 is connected to the connection point of the resistor 301,
The collector of transistor 302 is connected to ground. The circuit connection diagram in FIG. 9 is a portion of the entire circuit for processor 104. As shown in FIG. 9, this circuit includes a pair of Darlington-connected transistors 310, 311, a second pair of base-connected transistors 306, 307, and a plurality of transistors 315a-315x. The number of transistors 315 provided is one less than the number of comparison amplifiers. Thus, in the 10-signal system shown in FIG.
5 is provided at each stage. In the case of 10 signals, the 9th
The same circuit as shown in the figure is provided in 10 stages. Three diodes 316, 31 connected in series
7, 318 are connected between the collector of transistor 311 and ground, and current source 314 is connected to the collector of transistor 311. Any output signal present at the collector of transistor 311 is applied to the coefficient generator. Each transistor 315 is all connected in parallel, and a diode 308 and a resistor 309 are connected between ground and the emitter of each transistor 315. The base of each transistor 315 is connected to one of the other stages.
It is connected to point 313 of two different stages. For example, the base of transistor 315a is connected to point 313 at the stage of processor 104 associated with comparison amplifier 165 in FIG.
is connected to point 313 at the stage of processor 104 associated with comparator amplifier 166. Both emitters of transistors 307 and 306 are connected to ground, and their bases are coupled together and connected to the common junction of series connected resistor 309 and diode 308. The collector of transistor 307 is connected to the base of Darlington transistor 310 and the common junction of resistor 303 and the collector of comparison transistor 300. A resistor 303 is connected in series with a capacitor 304 between ground and comparator transistor 300. Diode 305 is capacitor 3
04, and the collector of the transistor 306 is connected to the diode 305, the capacitor 304,
It is connected to the common connection point of resistor 303. As discussed above and shown in FIG. 9, a signal from an associated rectifier is applied to the base of comparator transistor 300 and a reference level voltage is applied to the base of comparator transistor 302. Under normal conditions, the current provided by current source 312 flows through the collector of transistor 302. However, if the input signal voltage applied to the base of comparator transistor 300 falls below the reference level voltage applied to the base of comparator transistor 302, a portion of the current will flow through the collector of comparator transistor 300. be distracted by Resistor 301 effectively transfers the entire current from transistor 3 well before the output from the associated rectifier reaches zero.
It is chosen to have a resistance value that guarantees a transition to 0.00. This property aids in detecting the dominant signal when there are signals of significant magnitude from other directions. Current from current source 312 flows through transistor 300
When deflected, a voltage drop occurs across resistor 303 and capacitor 304 begins to charge. At the same time, the voltage at the emitter of transistor 311, that is, the Darlington pair, is
immediately rises to a maximum value determined by . A PNP Darlington pair of transistors 310 and 311 acts as a buffer and level shifter. When the signal to the base of comparator transistor 300 is a narrow pulse, capacitor 3
04 does not hold enough charge and transistor 31
The current in the emitter 1 decreases rapidly. On the other hand, when the signal to the base of comparator transistor 300 is a wide pulse, capacitor 304 charges to a level limited by diode 305, and when the input signal to comparator transistor 300 is removed, capacitor 304 slowly charges. is discharged, thereby slowly attenuating the output current at the emitter of transistor 311. If, after some time, another signal from a different direction occurs, one of the other stages will operate and the output voltage from that stage will be applied to the base of transistor 315 connected to point 313 of that stage, and Therefore, current flows through the resistor 309. resistance 309
The current flowing through resistor 3 creates a forward bias in the bases of transistors 306 and 307.
The current of 09 causes the same current to flow through transistors 306 and 307. Its forward bias is limited by diode 308. transistor 3
This current at 06,307 immediately pulls down the base voltage of transistor 310 and begins to discharge capacitor 304 fairly rapidly. When the signals in the other stages disappear, currents in transistors 306 and 307 stop flowing. Transistors 306, 307
The time that the current flows is very short and the capacitor 3
04 is not completely discharged, the voltage at the base of transistor 310 will be lower than transistor 30.
It rises again when the short-term current of 6,307 is gone. This feature allows the directional control signal for the dominant signal to be momentarily snatched by a short signal from a different direction. Here, the output signals C 0 , C 45 , C 135 , C 180 , C 225 , and C 315 output from the circuit shown in FIG. 6 described above are supplied to the circuit shown in FIG. 1. On the other hand, the present invention includes an automatic control device in a device that enhances the directional content of information contained in a plurality of composite signals output from a decoding device. This automatic control device consists of the following three things. 1. A summing device having a number of inputs equal to the number of control signals output by the directional enhancement system and one output. It serves to output a signal that is proportional to the sum of the signals received at its inputs. 2. A plurality of dividing devices each having a first input, a second input, and an output - divides a first signal entering the first input by a second signal entering the second input. , serves to output a signal proportional to the quotient. One dividing device is respectively applied to one control signal, and one of the different control signals is
is applied to a first input of each divider, and the sum signal output from the adder is applied to a second input of each divider. 3 A plurality of limiting devices each having one signal terminal and one control terminal, which prevent the signal level at the signal terminal from exceeding the level at the control terminal. The control terminal of each limiter is applied with one of the output signals of a different divider, the signal terminal of each limiter is connected to the first input terminal of the divider, and the output of this divider is connected to the same limiter. is supplied to the control terminal of The working of this entire system is to limit the maximum value of the sum of the control signals entering the input of the system to a constant value, without changing the ratio between these control signals, and to limit the maximum value of the sum of the control parameters Cθ represented by the control signals. This limits the value to 1. One of the effects of the directional enhancement system specified in pending British patent application No. 13047/74 (corresponding Japanese application, JP 50-153602) is that it follows a predetermined equation and that the detection device of the system The second effect is to generate the coefficients of a correction matrix M according to the determined direction of the most dominant sound source. generate a vector m of decomposed signals such that the dominant sound source appears only in the corresponding loudspeaker.
Change the overall transmission matrix T 0 . The third effect is to maintain a constant total output power at the loudspeaker for each source. This process is expressed by the following equation. m = M d ... (1) = T s ... (2) This T is the 4 × 4 vector from the original signal vector s to the converted and decoded signal vector m .
transformation matrix, and T=MT 0 …(3) where T 0 is from the original signal vector s ,
The total transformation matrix up to the decoded signal vector d provided to the input of the directional enhancement system. The correction matrix is divided into the following two parts. M=B+I (4) where I is its identity transformation and B is the time-varying difference between M and I required to make this required correction. If the control signal C〓 is given several different control directions θ, then the matrix B can be written as a linear combination B〓 of a given matrix for each direction, where C〓 varies with time. . B(t)=Σ〓C〓(t)B〓...(5) When a sound source occurs between the two directions for which control signals are prepared, the control parameter becomes 0.
If we take an intermediate value between A modification matrix results. For the left side or right side signal,
It was specifically shown that complete isolation and correct alignment can be achieved, although the total output is reduced by 1.8 dB. An advantage of the present invention is that by dynamically limiting the sum of the control signals closer to unity, all single sound sources occurring anywhere can be optimally separated. A precise state has been established in which sound sources in any direction are completely separated, and this is as shown below. When applied to the CBS SQ4 channel sound system, a directional enhancement system with six control parameters and six directional correction matrices was used, given the control signals and correction matrices. The direction angle θ is 0° (straight ahead), 45° (right front), 135° (right rear), 180° (straight back), 225° (left rear), and 315° (
front left). The modification matrix was designated by a subscript equal to the direction angle, and the coefficients corresponding to the B matrix were: Find the necessary combination of these matrices in order to completely separate sound sources located at corners, directly in front of you, and directly behind you. We need to know how these sound sources are encoded into symbols and decoded by the SQ device. The sound sources for the front and rear quadrants are SQ
Although encoded directly by the matrix equation, the sine and cosine functions are usually given by a sine and cosine rotating voltage divider. Therefore, 0° and
For signals located between 45° and 45°, the original signal vector takes the form: s = cos (θ + 45°) sin (θ + 45°) 0 0 ...(12) Between 45° and 135°, the signal vector has the following form. There is a symmetrical relationship that creates a similar original signal vector in other directions as well. Therefore, in order to completely separate the signals in the above-mentioned formats, and only to ensure that the symmetry of the system is correct, it is necessary to consider the appropriate values of the control coefficients, and the reason for this will be explained in the following. This is to completely isolate any sound sources located around the person. Let us consider the necessary conditions for these coefficients. 0° and
For directional angles located between 45°, we need:
The only non-zero control parameter is C 0
and C 45 , and these parameters should take numerical values as a function of the direction angle. Let's apply it to the equation to simplify it. C 0 =f(θ)...(14A) and C45 =g(θ)...(14B) Then, the modification matrix M(θ) is: M(θ)=f(θ)B 0 +g(θ)B 45 +I (15) The decoded signal vector is generated by applying the transformation matrix T 0 to the signal vector s of the sound source, and a= 45°−θ …(16) With the triangle identity cosX=sin(90°−X),
The signal vector of the sound source is S=six a cos a 0 0 (17), and the decoded signal vector is as follows. So, the modified signal vector is m = M d (1), where M is as shown below. The necessary condition for erasing the signal of the later channel is that if two lines under M are multiplied by d , a zero product is obtained. This applies to both real numbers and imaginary numbers in the product part, and at first glance there seem to be four equations to determine the two unknowns, but two of these equations are equal to the other two,
The result is two separate equations. 0.644ft+0.356f+g-1=0...(20) 0.644f+0.356ft-0.155gt-t=0...(21) Here, t=tan a...(22) If we eliminate g here, f=t/0.5574+0 .3564t+0.0862t 2 …(23) Or, by eliminating f, g=1−t 2 /1+0.6392t+0.1547t 2 …(24) where the real and imaginary components of the two channels before the modified signal is found for each direction angle and the resulting level of output is also calculated. or,
Since the regenerated signal appears only in the previous two channels, its placement can be confirmed, and in terms of ratio, t′=tan a′=m 1 /m 2 …(25) Here, the regenerated direction is The angle θ' is expressed by the following formula. θ′=45°−a′ …(26) The placement error is the difference between the original direction angle and the reproduced direction angle, and as seen in Table 1, the maximum placement error within this range of sound source angles is is 1.36°. Such errors are only slightly noticeable when directly comparing the reproduced signal to the original signal. Perfect channel separation can be defined by a ratio expressed in decibels: the ratio of the signal output of the two channels of the signal requiring directional correct reproduction to that of the other channel. In an ideal decoder, this would always be infinite for all source directions, but in practice this is not possible due to component tolerances and detector performance. Since the total channel separation (TQS) of a simple matrix decoding device made under the above conditions is always 0 dB, the TQS of a simple matrix decoding device is based on the above, and the numerical value obtained with an actual decoding device is It is a reliable indication of improvement. The above theory for source angles of 0° and 45° gives the same equations for f and g at 135° and 180°, 180° and 225°, and 315° and 360°, and their control The relationship between the parameters and these functions is expressed by the method below. C 135 = g, C 180 = f, a=θ−135° 135°θ180° C 225 = g, C 180 = f, a=225°−θ 180°θ225° C 315 = g, C 0 = f, a=θ−315° 315°θ360° (27) In the horizontal quadrant, a necessary condition for complete separation is that the component of the reproduced signal appearing on the opposite side is always zero. According to the above-mentioned theory, the numerical value of the control signal required for the sound source signal configuration expressed by equation (13) is as follows. d=(1-t)(0.5774+0.2391t)/0.5774+0.478
3t+0.0991t 2 …(28) e=t(0.8165+0.3382t)/0.5774+0.4783t+0.09
91t 2 ...(29) Here, as before, t=tan a, or the relationship between a and θ in these two quadrants is as follows. C 45 = d, C 135 = e, a = 1/2 (θ-45°) 45° θ135° C 225 = d, C 315 = e, a = 1/2 (θ-225°) 225° θ315° …(30) Another useful feature of the numerical values of e and d is that their sum is always 1; moreover, the sum of the numerical values of f and g is also approximately 1, so that a simple restriction The circuit provides approximately the correct properties for the summation of the control signals. Before describing the circuit that accomplishes this, I would like to draw your attention to Table 1. d,
The methods of e and fg are calculated at 5° intervals by a computer, and the resulting decoded signals are arranged and integrated into 4
It was found that the separation of the channels and the total effective power output from the four channels. As seen in this table, the placement error in the front and rear quadrants is always less than 1.4°, and in the horizontal quadrants is always less than 2.25°,
The difference in total output is less than 0.25 dB in the front and rear quadrants, and less than 1.9 dB in the horizontal quadrant. The overall performance of such a system is thus virtually perfect in these respects. The effect of this control system, as seen in the listening experiments, is that when there are two or more signals, they are all placed correctly. This is because, in many cases, the control signal is below the maximum possible value, but when there are two equal signals on opposite sides of the room, the control circuit will not dominate either of the Serves to increase signal separation. This idea is
The resulting correction matrix and the influence on the sound source in the main direction of the control signal are confirmed by mathematical considerations. The separation is also increased when there are three equal signals at the same time. This system works instantly, so
It is not perceptible to the ear that multiple sources are not separated; this is because when one source is sufficiently dominant over another, the separation is increased to the maximum extent variable by the tolerances of the components of the system. Here, the maximum variable range will be explained. Ideally, the degree of separation of a single signal applied to a directional enhancement system, such as a signal intended only for the left front speaker, would be infinite; This also suggests that no crosstalk occurs. However, component tolerances limit the maximum degree of separation that can be achieved. In practice, separations of 35 dB to 55 dB are achieved. This is the "maximum possible range",
Directional enhancement systems can increase the degree of separation to this range. Without the use of a directional enhancement system, the total four channel separation (as defined herein) is 0 dB. When only one sound source is primarily active, the control signal or signals generated by directional information about that sound source reach the highest achievable level, and the degree of separation is as high as physically possible. It becomes Satoshi.
In mixed situations, where only a single sound source is not dominant, the separation for up to three sound sources is somewhat improved, and the correct position can be almost fully determined by ear. As the power of any one of these sound sources increases, its separation increases and its location can be accurately heard. The brain assumes that the sound source remains stationary unless there is evidence that it has moved. Therefore, when a previously dominant sound source loses its power, the ear perceives the source's directionality as unchanged, even though other sounds present may cause the decoder to place the source in a different location. do.
本発明の効果は、制御信号の合計を、1により
近く動的に制御することで、どんな所で起る単一
音源もすべて最適に分離することができる。
An advantage of the present invention is that by dynamically controlling the sum of control signals closer to unity, all single sound sources occurring anywhere can be optimally separated.
第1図は、従来技術による、指向性エンハンス
メントシステムの処理装置のアタツク・減衰制御
回路の詳細図で、本発明に係る自動次元制御の部
分と、手動次元制御が加えられている回路図、第
2図は本発明に係る自動次元制御の部分が詳細さ
れている回路図、第3図は、処理装置の自動次元
制御の可能な本発明の他の実施例を示し、ここに
おいて、自動次元制御部の前段の適当な緩衝増幅
器段とともに手動次元制御が示されている回路
図、第4図は、4チヤンネルステレオサウンドシ
ステムを示すブロツク図、第5図はSQサウンド
システムに適用される検波器の詳細構成図、第6
図は第5図の検波器の一変形を示す構成図、第7
図は整流器出力と検波器の典型的な平滑フイルタ
との間の好ましいインタフエースの回路図、第8
図は増幅器利得制御特性図、第9図はプロセツサ
に用いられる比較器の回路図である。
主要部分の符号の説明、加算装置(信号加算装
置)…201、割算装置(出力装置)…202〜
207、制限装置…137〜142。
FIG. 1 is a detailed diagram of an attack/attenuation control circuit of a processing device of a directional enhancement system according to the prior art. FIG. 2 is a detailed circuit diagram of the automatic dimensional control part according to the present invention, and FIG. 3 shows another embodiment of the present invention capable of automatic dimensional control of a processing device. Figure 4 is a block diagram showing a four-channel stereo sound system; Figure 5 is a diagram of a detector applied to an SQ sound system. Detailed configuration diagram, No. 6
The figure is a configuration diagram showing a modification of the detector shown in Fig. 5.
Figure 8 is a schematic diagram of a preferred interface between the rectifier output and a typical smoothing filter of the detector.
The figure is an amplifier gain control characteristic diagram, and FIG. 9 is a circuit diagram of a comparator used in the processor. Explanation of symbols of main parts, addition device (signal addition device)...201, division device (output device)...202~
207, restriction device...137-142.
Claims (1)
複数の制御信号に含まれる情報の指向性内容をエ
ンハンスする装置において該装置は、指向性エン
ハンスメントシステムで出力される制御信号の数
に等しい個数の入力と1つの出力とを持ち、入力
で受ける信号の合計に比例する信号を出力で発生
する加算装置と; 上記制御信号ごとに設けられ、上記異なる制御
信号の1つを入力する第1の入力端子と、上記加
算装置から出力される合計信号を入力する第2の
入力端子と、上記第1の入力端子に入る制御信号
を上記第2の入力端子に入る上記合計信号で割算
し、その商に比例する出力信号を出力する出力端
子とを有す複数の割算装置と、 各制御信号ごとに設けられ、上記割算装置の第
1の入力端子へ入力される制御信号の流れるライ
ンへ接続される1つの信号端子と、上記割算装置
の上記出力端子へ接続された制御端子とを有し、
上記信号端子における電圧が上記制御端子におけ
る電圧を越えることを阻止する、ダイオード等よ
りなる複数の制限装置とを有し、前記制御信号の
合計の最大値を一定値に制限することにより、前
記制御信号が表わす制御パラメータC〓の合計の最
大値を1に制限することを特徴とする自動次元制
御装置。 2 特許請求の範囲第1項記載の自動次元制御装
置において、可変制御装置と接続された別の接続
装置が加算装置からの最大値出力を制限するよう
に動作し、これにより、前記制御信号を表わす制
御係数の合計の最大値を1より小さい数値に制限
する自動次元制御装置。[Claims] 1. In a device for enhancing the directional content of information included in a plurality of control signals output from a matrix decoding device in the previous stage, the device is configured to a summing device having an equal number of inputs and one output and generating at its output a signal proportional to the sum of the signals received at its inputs; a summing device provided for each of said control signals and receiving one of said different control signals; 1 input terminal, a second input terminal for inputting the sum signal output from the adding device, and dividing the control signal entering the first input terminal by the sum signal entering the second input terminal; and an output terminal for outputting an output signal proportional to the quotient; and a plurality of dividing devices each having an output terminal for outputting an output signal proportional to the quotient; one signal terminal connected to a flowing line and a control terminal connected to the output terminal of the dividing device;
and a plurality of limiting devices such as diodes that prevent the voltage at the signal terminal from exceeding the voltage at the control terminal, and by limiting the maximum value of the sum of the control signals to a constant value, An automatic dimension control device characterized in that the maximum value of the sum of control parameters C represented by a signal is limited to 1. 2. In the automatic dimensional control device according to claim 1, another connecting device connected to the variable control device operates to limit the maximum value output from the adding device, thereby causing the control signal to An automatic dimension control device that limits the maximum value of the sum of control coefficients to be less than 1.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB1059575 | 1975-03-13 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS51149002A JPS51149002A (en) | 1976-12-21 |
| JPS6336200B2 true JPS6336200B2 (en) | 1988-07-19 |
Family
ID=9970738
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51027604A Granted JPS51149002A (en) | 1975-03-13 | 1976-03-13 | Automatically dimension controller for direction intensifying system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS51149002A (en) |
-
1976
- 1976-03-13 JP JP51027604A patent/JPS51149002A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS51149002A (en) | 1976-12-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4984273A (en) | Enhancing bass | |
| US4704728A (en) | Signal re-distribution, decoding and processing in accordance with amplitude, phase, and other characteristics | |
| JP2824642B2 (en) | Variable matrix decoder | |
| US3959590A (en) | Stereophonic sound system | |
| US4024344A (en) | Center channel derivation for stereophonic cinema sound | |
| JP4505058B2 (en) | Multi-channel audio emphasis system for use in recording and playback and method of providing the same | |
| JP3964459B2 (en) | Stereo enhancement system | |
| KR910006321B1 (en) | Stereo enhancement system | |
| US5530760A (en) | Apparatus and method for adjusting levels between channels of a sound system | |
| CN102246544B (en) | Surround sound virtualizer and method with dynamic range compression | |
| US6449368B1 (en) | Multidirectional audio decoding | |
| JP2695888B2 (en) | Directional enhancement system for sound reproduction | |
| JPH0317491Y2 (en) | ||
| JPS6053520B2 (en) | Directional information enhancement device for 4-channel stereo decoder | |
| GB2154835A (en) | Signal decoding system | |
| JPH03502635A (en) | Stereo improvements and directional servos | |
| US5228085A (en) | Perceived sound | |
| CN111869234B (en) | A system, method, and computer-readable medium for processing a multi-channel input audio signal | |
| JP2004507904A (en) | 5-2-5 matrix encoder and decoder system | |
| US6240189B1 (en) | Generating a common bass signal | |
| WO2002091799A2 (en) | System for transitioning from stereo to simulated surround sound | |
| US3280258A (en) | Circuits for sound reproduction | |
| Percival | A compressed-bandwidth stereophonic system for radio transmission | |
| US4532647A (en) | Automatic dimension control for a directional enhancement system | |
| JPS6336200B2 (en) |