专利名称：控制二维声音图像定位的效果给予设备的制作方法
相关申请本发明涉及2002年3月18日提交的日本专利特许公开No.2002-074150的主题，本文中引入该公开的专利文献作为参考。
今天，随着DVD(数字多用途光盘)的广泛使用，处理5.1声道环绕模式的多声道音频信号已经很常见了。预先对这种环绕模式多声道音频信号给予二维声音图像定位。然而，迄今，没有可以向其输入多声道音频信号，诸如5.1声道环绕模式的多声道音频信号，并容易地对输入音频信号给予摇摄效果或改变音频信号的初始二维声音图像定位的效果给予设备。
为了实现上述目的，本发明提供了一种效果给予设备，用于向其输入配置的用来获得初始二维声音图像定位的多声道音频信号，然后对多声道音频信号给予效果以改变初始二维声音图像定位，它包括乘法部分，用于将包含在输入多声道音频信号中的每个声道的音频信号分配到多个输出声道的每个声道，并用所分配的每个音频信号乘以按照从初始二维声音图像定位的偏差单独为每个输出声道确定的相应系数；和加法部分，以与输出声道相应的关系设置，用于将分配给各个输出声道并乘以相应系数的音频信号相加，分别用于每个输出声道。这样，把输出声道的加得的音频信号从设备输出，作为给予了相应于偏差的变化后声音图像定位的多声道音频信号。
用上述发明的配置，可以提供一种简化的效果给予设备，它易于可变化地控制5.1声道环绕模式的输入多声道音频信号的初始二维声音图像定位。如果与初始二维声音图像定位的偏差随时间变化，本发明的效果给予设备就获得摇摄全景效果，(在二维平面中)以二维摇摄(移动)初始声音图像定位位置。这样，本发明使用效果给予设备允许用户自由地享受摇摄全景控制，从而改变多声道音频信号源，诸如DVD软件的现有二维声音图像定位状态。
根据本发明的实施例，本发明的效果给予设备可以改变定位方向同时保持最初以二维定位的输入多声道音频信号的相对定位状态。而且，通过将系数设为时间变化函数，有可能在虚拟声场内在二维平面中旋转(即，总体上圆移动)的声像。而且，通过将时间变化函数设为以正弦波形变化，本发明可以旋转定位方向同时维持人听觉所察觉的音量，通过使时间变化函数是正弦波函数，还可以响应通常在效果器中使用的这种LFO信号来旋转定位(声音图像定位位置)。而且，通过使正弦波是半波整流函数，有可能改善已经进行声音图像定位位置旋转的多声道音频信号的定位感，即使在响应LFO信号旋转定位时也是这样。此外，通过用响应预定操作器的用户操作产生的控制数据来改变偏差，本发明可以自由地旋转多声道音频信号的定位(声音图像定位位置)。另外，通过以相应于速度数据的速度和速率改变控制数据，本发明可以按照速度数据指定的速度旋转多声道音频信号的声音图像定位位置。
根据本发明的另一方案，提供效果给予设备，用于控制多声道音频信号的声音图像定位，它包括乘法部分，用于将包括在输入的多声道音频信号中的每个声道的音频信号分配到多个声音图像定位声道的各个声道，并用单独为每个声音图像定位声道确定的相应声音图像定位系数乘以每个分配的音频信号；加法部分，设成与声音图像定位声道相应的关系，用于将分配给各个声音图像定位声道并乘以相应系数的音频信号相加，分别用于每个声音图像定位声道，输出各个声音图像定位声道的加得的音频信号作为具有受控声音图像定位的多声道音频信号；和系数发生部分，使用用于多个声音图像定位声道的各个定位位置的控制函数产生声音图像定位系数。
本发明中，输入到效果给予设备的多声道音频信号可以是模拟音频信号或数字音频信号。在多声道音频信号是数字音频信号的情况下，用数字算术运算装置来实现效果给予设备中所应用的乘法器和加法器。数字算术运算装置可以用专用的硬件电路或者处理器同操作处理器的软件的组合来实现，处理器诸如CPU或DSP。
下面描述本发明的实施例，要注意，本发明不限于所描述的实施例，本发明的多种修改例可不背离基本原理。因而本发明的范围只由所附的权利要求来确定。
已经知道，5.1声道环绕模式是左、中和右前扬声器L、C、R放在听众虚拟听音位置，且左和右后扬声器LS、RS放在听众后面，同时低音扬声器LFE放在适当位置以获得现场和真实感时的模式。而且，5.1声道环绕模式的多声道模式音频信号包括按照左、中和右前扬声器L、C、R和左和右后扬声器LS、RS以二维定位的5个声道L、C、R、LS、RS的音频信号以及低音或LFE(低频效果)声道的非定位音频信号。不对LFE声道音频信号进行定位的原因在于LFE声道音频信号是无法清晰定位的低音高声音信号。
图2是显示
图1的多声道声音图像定位控制设备1的普通设置的框图。将多声道声音图像定位控制设备1设计成用于5.1声道环绕模式时，它包含相应于5.1声道的6个输入IN1-IN6和6个输出OUT1-OUT6。即，输入IN1和输出OUT1用于L声道信号，输入IN2和输出OUT2用于R声道信号，输入IN3和输出OUT3用于LS声道信号，输入IN4和输出OUT4用于RS声道信号，输入IN5和输出OUT5用于C声道信号，输入IN6和输出OUT6用于LFE声道信号。上述声道的输入音频信号(下文中用IN1-IN6表示)经分配器11分配到各个信号通道，信号通道的5个声道(L、R、LS、RS、C)的信号IN1(L)-IN5(C)传递到高通滤波器(HPF)12，用于从其中去除不必要的低频分量。HPF12的截止频率可经操作器单元4来调节。从HPF12输出的5个声道的信号IN’1(L)-IN’5(C)和其余LFE声道的输入信号IN6馈送到低通滤波器(LPF)13，用于从其中去除不必要的高频分量。HPF13的截止频率还可经操作器单元4进行调节。
将从LPF13输出的5个声道的信号IN”1(L)-IN”5(C)给到5声道摇摄全景控制部分14，5声道摇摄全景控制部分14转换信号IN”1(L)-IN”5(C)，以便实现摇摄全景效果，使得用仍保持初始状态的5声道信号的相关定位状态改变或旋转全部声音图像定位。从5声道摇摄全景控制部分14的每个摇摄全景控制元件产生5声道输出，收集相应声道的输出，然后用合成(SUM)部件15在声道接声道基础上进行相加和合成。以这种方式，可以产生已经受到声音图像定位控制的5个声道L、R、LS、RS、C的音频信号以获得移动声像。把从合成(SUM)部件15输出的5声道信号与经分配器11分配并经其它信号通道传输的其它信号一起提供到混音器(MIXBAL)16。然后，从混音器16提供已经混音器16混音并调节电平的5.1声道音频信号作为输出信号(用OUT1(L)-OUT6(LFE))表示)。
图3是显示在显示装置5上视觉显示的定位控制屏幕的实例的框图。在定位控制屏幕的下部上，显示有3行钮形操作器(下文中也称为“屏幕显示的操作器”)的图象。另一方面，将用户可直接操作的4个钮形操作器(下文中称为“硬件操作器”)设在多声道声音图像定位控制设备1的控制面板上作为操作器单元4的一部分，可以通过操纵控制面板上的相应硬件操作器来改变定位控制屏幕上的屏幕显示操作器各自的工作状态。在图3所示的实例中，以反图象显示突出定位控制屏幕上第一行中的4个屏幕显示操作器，反图象显示表示4个操作器当前处于4个硬件操作器的用户操作可以操纵的被选状态。第一行中最左屏幕显示操作器是可由用户操作用来选择多个触发器源中一个触发器源的钮形操作器(触发选择装置)，从触发器源给出触发器，用于启动声像摇摄全景。为此，最左屏幕显示操作器可旋转到多个源指定位置，包含OFF位置，不自动改变摇摄全景；HOLD位置，使摇摄全景即使没有摇摄全景触发器也总是自动改变；IN1位置，从输入IN1得到摇摄全景触发器；IN2位置，从输入IN2得到摇摄全景触发器；IN3位置，从输入IN3得到摇摄全景触发器；IN4位置，从输入IN4得到摇摄全景触发器；IN5位置，从输入IN5得到摇摄全景触发器；和MIDI位置，从MIDI音符开消息得到摇摄全景触发器。注意，多声道声音图像定位控制设备1有MIDI接收端口。在图3所述的实例中，“HOLD”位置当前选择为源指定位置，以便允许声音图像位置总是响应LFO信号旋转(即，执行旋转摇摄全景效果的给予)。
而且，第一行的第二屏幕显示操作器是可由用户操作、用来在选择输入IN1-IN6中任何一个作为触发器源时调节阈值电平(触发电平)的钮形操作器。一旦已经选作触发器源的输入超过阈值电平，就解除摇摄全景触发器以启动声像摇摄全景。在图3所述的实例中，阈值电平设为“-60dB”。第一行的第三屏幕显示操作器是可操作用来调节时间周期的钮形触发器屏蔽操作器，在解除当前触发器之后应当把接下来的触发器屏蔽一个时间周期；在图3所述的实例中，触发器屏蔽时间周期设为“1000ms”。另外，第一行的第四(最右)屏幕显示操作器是可操作用来响应摇摄全景触发器的解除来调节时间周期的钮形操作器，声像摇摄全景应当持续(即，声音图像位置应当移动)一个时间周期；在所述实例中，声像摇摄全景设为持续2秒。
而且，第二行的最左屏幕显示操作器是可由用户操作，用来调节摇摄全景速度(即，声音图像位置的移动速度)的钮形操作器；在图3所述实例中，摇摄全景速度设为使声音图像位置每秒旋转一次。第二行的第二屏幕显示操作器是可操作用来设定摇摄全景方向(DIR)的钮形操作器，声音图像位置应当在虚拟声场中以摇摄全景方向旋转，即总体上圆移动；在所述实例中，摇摄全景方向设为顺时针(右转)。第二行的第三屏幕显示操作器是可操作用来调节表示摇摄全景开始位置的补偿值的钮形操作器，摇摄全景开始位置是声音图像位置应当随摇摄全景触发器的解除而开始移动的位置，在所述实例中，补偿值设为声音图像位置在“0°(度)”位置开始旋转。
而且，第三行中的最左屏幕显示操作器用户可操作，用来调节HPF12的截止频率的钮形操作器；在图3所述的实例中，HPF12设为全通(通过)模式。第三行中的第二屏幕显示操作器是用户可操作，用来调节LPF13的截止频率的钮形操作器；在图3所述的实例中，LPF13也设为全通(通过)模式。
图4是显示图2的多声道声音图像定位控制设备1中5声道摇摄全景控制部分14和合成(SUM)部件15的示例详细结构的框图。图4中，与5声道相关设在5声道摇摄全景控制部分14中的摇摄全景控制元件分别用PAN14a、PAN14b、PAN14c、PAN14d和PAN14e来表示。这里，设置摇摄全景控制元件PAN14a用于L声道并从LPF13接收输入信号IN”1(L)，设置摇摄全景控制元件PAN14b用于R声道并从LPF13接收输入信号IN”2(R)，设置摇摄全景控制元件PAN14c用于LS(左后)声道并从LPF13接收输入信号IN”3(LS)，设置摇摄全景控制元件PAN14d用于RS(右后)声道并从LPF13接收输入信号IN”4(RS)，设置摇摄全景控制元件PAN14e用于中(C)声道并从LPF13接收输入信号IN”5(C)。这些摇摄全景控制元件PAN14a、PAN14b、PAN14c、PAN14d和PAN14e以相似的方式构成，每个摇摄全景控制元件包含5个系数乘法器，从系数乘法器产生5个乘以系数的输出，如PAN14a所示。
从系数发生部分20向摇摄全景控制元件PAN14a提供各个系数C11、C12、C13、C14和C15。同样的，从系数发生部分20向摇摄全景控制元件PAN14b提供系数C21-C25，向摇摄全景控制元件PAN14c提供系数C31-C35，向摇摄全景控制元件PAN14d提供系数C41-C45，向摇摄全景控制元件PAN14e提供系数C51-C55。向系数发生部分20提供经图3所示操作器设定的参数等，使得系数发生部分20产生要提供到摇摄全景控制元件PAN14a、PAN14b、PAN14c、PAN14d和PAN14e的系数C11-C55。具体地说，系数发生部分20产生系数C11-C55，用于响应摇摄全景触发器的接收旋转(圆移动)输入多声道音频信号的声音图像位置，同时保持多声道音频信号的初始二维声音图像定位中声道之间的相对关系，系数发生部分20将这样产生的系数C11-C55提供到相应的摇摄全景控制元件PAN14a、PAN14b、PAN14c、PAN14d和PAN14e。如下详细所述，系数C11-C55设为随时间的时间变化函数(P15)。
图4中，与5个声道有关的设在合成(SUM)部件15中的加法元件分别用SUM15a、SUM15b、SUM15c、SUM15d和SUM15e来表示。这里，为L声道设置的加法元件SUM15a把从摇摄全景控制元件PAN14a、PAN14b、PAN14c、PAN14d和PAN14e为L声道产生的各个输出信号OUT11、OUT21、OUT31、OUT41和OUT51相加，并提供所得的和作为输出信号OUT’1(L)。为R声道设置的加法元件SUM15b把从摇摄全景控制元件PAN14a、PAN14b、PAN14c、PAN14d和PAN14e为R声道产生的各个输出信号OUT12、OUT22、OUT32、OUT42和OUT52相加，并提供所得的和作为输出信号OUT’2(R)。
而且，设置用于LS声道的加法元件SUM15c把从摇摄全景控制元件PAN14a、PAN14b、PAN14c、PAN14d和PAN14e为LS声道产生的各个输出信号OUT13、OUT23、OUT33、OUT43和OUT53相加，并提供所得的和作为输出信号OUT’3(LS)。为RS声道设置的加法元件SUM15d把从摇摄全景控制元件PAN14a、PAN14b、PAN14c、PAN14d和PAN14e为RS声道产生的各个输出信号OUT14、OUT24、OUT34、OUT44和OUT54相加，并提供所得的和作为输出信号OUT’4(RS)。另外，为C声道设置的加法元件SUM15e把从摇摄全景控制元件PAN14a、PAN14b、PAN14c、PAN14d和PAN14e为C声道产生的各个输出信号OUT15、OUT25、OUT35、OUT45和OUT55相加，并提供所得的和作为输出信号OUT’5(C)。
本段和下文描述了系数发生部分20产生系数C11-C55。当多声道声音图像定位控制设备1执行关于5.1声道环绕模式的多声道音频输入的摇摄全景控制时，系数发生部分20按照5.1声道环绕模式产生系数C11-C55。通常，在5.1声道环绕模式中，相对于虚拟听众的C声道的定位角Θ设为0°，将R声道的定位角Θ设为60°，将RS声道的定位角Θ设为150°，将L声道的定位角Θ设为-60°，将LS声道的定位角Θ设为-150°，如图6所示。系数发生部分20产生相应于这种5个声道的定位角的系数C11-C55，从而保持输入多声道音频信号的初始二维声音图像定位。而且，从相同的函数计算与相同声道有关的提供给摇摄全景控制元件PAN14a、PAN14b、PAN14c、PAN14d和PAN14e的系数。例如，通过旋转过-60°的定位角Θ从相同的函数计算要提供给L声道摇摄全景控制元件PAN14a的系数C11，根据定位角Θ确定要提供给C声道摇摄全景控制元件PAN14e的系数C51。
通常，在5.1声道环绕模式的信号源中，在与声道的各个定位角Θ一致地物理安装各个声道的扬声器的假设的基础上，设定各个声道的音频信号的音量级，使得声像定位在扬声器所环绕的二维空间内规定的二维坐标位置处。这种在信号源中建立的声音图像定位称为“初始二维声音图像定位”。在当前实施例中，系数C11-C55的值设定成使各个声道的定位角Θ按照要获得的声音图像定位从初始声音图像定位的偏差从上述初始值偏差，而不考虑扬声器所环绕的二维空间内的具体二维坐标位置。
这里，用于L声道的系数C11、C21、C31、C41和C51通常用系数Ci1来表示，用于R声道的系数C12、C22、C32、C42和C52通常用系数Ci2来表示，用于LS声道的系数C13、C23、C33、C43和C53通常用系数Ci3来表示，用于RS声道的系数C14、C24、C34、C44和C54通常用系数Ci4来表示，用于C声道的系数C15、C25、C35、C45和C55通常用系数Ci5来表示。这种情况下，可以用图5所示适当的方式示意性表达各个函数，各个函数用于确定系数Ci3(LS)，Cil(L)，Ci5(C)，Ci2(R)和Ci4(RS)用于对输入多声道音频信号执行摇摄全景控制同时保持以二维定位的多声道音频信号的相对定位状态。例如，看C声道加法元件SUM15e用设为0°的定位角Θ加得的C声道系数Ci5，通过将各个定位角代入图5的中心所示的函数来计算5个系数。即，确定要提供到C声道摇摄全景控制元件PAN14e的系数C55的定位角是0°，确定要提供到L声道摇摄全景控制元件PAN14a的系数C15的定位角是300°(-60°)，确定要提供到摇摄全景控制元件PAN14b的系数C25的定位角是60°，确定要提供到摇摄全景控制元件PAN14c的系数C35的定位角是210°(-150°)，确定要提供到摇摄全景控制元件PAN14d的系数C45的定位角是150°。这样，系数C55取峰值“1”，其它系数都取值“0”，如图5清晰可见。
看用定位角Θ加得的L声道系数Ci1(L)，通过将各个定位角代入图5的上数第二行所示的函数来计算5个系数。即，确定要提供到摇摄全景控制元件PAN14a的系数C11的定位角是300°(-60°)，确定要提供到摇摄全景控制元件PAN14b的系数C21的定位角是60°，确定要提供到摇摄全景控制元件PAN14c的系数C31的定位角是210°(-150°)，确定要提供到摇摄全景控制元件PAN14d的系数C41的定位角是150°，确定要提供到摇摄全景控制元件PAN14e的系数C51的定位角是0°。这样，系数C11取峰值“1”，其它系数都取值“0”，从图5清晰可见。类似地，看定位角Θ设为0°的其余系数Ci2-Ci4，系数C22、C33和C44取峰值“1”，而其它系数都取值“0”。
即，当多声道音频信号的声像定位在定位角Θ为0°位置(即，从初始定位的偏差为“0”)时，只将系数C11、C22、C33、C44和C55设为最大值“1”，同时将其它系数都设为值“0”。通过变化定位角Θ以随时间在正(或负)向上增加，从而产生相应于变化定位角Θ的时间变化系数C11-C55，有可能对输入多声道音频信号给予顺时针(逆时针)旋转摇摄全景效果同时保持初始二维定位。
现在考虑把多声道音频信号定位在定位角Θ在0°-60°范围内的位置时提供到C声道摇摄全景控制元件PAN14e(C)的系数组C51-C55，系数C55和C52设为有意义的值，而其它系数都设为值“0”，从图5清晰可见。具体地说，系数C55设为值cosΘ，系数C52设为值sinΘ。考虑要提供给L声道摇摄全景控制元件PAN14a(L)的系数组C11-C15，系数C11和C15设为有意义的值，其它系数都设为值“0”，如图5清晰可见。具体地说，系数C11设为值cosΘ，系数C15设为值sinΘ。对于任何其它系数组C21-C25、C31-C35和C41-C45，将两个预定系数设为有意义的值，将其余系数都设为值“0”。即，对于每个系数组C11-C25、C21-C25、C31-C35和C41-C45和C51-C55，只有一个或两个系数设为有意义的值或取决于定位角Θ的值；对于将两个系数设为有意义的值的系数组，将两个系数之一设为正弦波值同时将另一系数设为余弦波值，使得总电功率值(总音量)总是相同。即，具有有意义的值的两个伴随声道的音频信号内插有有意义的系数，使得声像定位在两个伴随声道之间的中间位置处。
具体地说，在本发明的多声道声音图像定位控制设备1中，系数发生部分20通过以预定时间间隔执行的周期系数发生处理产生上述系数Ci1-Ci5。图7是系数发生部分20所执行的周期系数发生处理的流程图。注意，系数发生部分20新产生的系数Ci1-Ci5反映在周期系数发生处理终止时从系数发生部分20输出的系数Ci1-Ci5中；即，在周期系数发生处理的过程期间，从系数发生部分20输出的系数Ci1-Ci5不变。
在每个预定时间，例如每几毫秒或每几十毫秒执行周期系数发生处理。每当达到这种预定执行时间时，就起动周期系数发生处理，由该处理在步骤S10产生要获得的表示定位角的控制值Θ。当要实现旋转摇摄全景时，每次起动系数发生处理时通过累加预定值ΔΘ来产生控制值Θ。这种情况下，控制值Θ可以用以下方式来计算Θ＝MOD{(Θo+∑ΔΘ/360)数学表达式(1)，这里，Θo表示补偿值，通过摇摄全景声像的旋转速度和方向值Θo(旋转摇摄全景速度和方向)以及系数发生处理的频率来确定值ΔΘ。假设旋转摇摄全景速度是1Hz，旋转摇摄全景方向是顺时针，值ΔΘ设为0°。如果在图8中向下的箭头所示的时刻解除摇摄全景触发器，控制值Θ会以1秒周期的锯齿波形来变化。
在以上述方式计算控制值Θ之后，在步骤S11计算值Θ1-Θ5。值Θ1是要用于计算提供给L声道摇摄全景控制元件PAN14a的系数C11-C15的角信息；类似地，值Θ2-Θ5是用于计算分别提供给摇摄全景控制元件PAN14b-PAN14e的系数C21-C25、C31-C35、C41-C45和C51-C55的信息。具体地说，(Θ-60)设为值Θ1，(Θ+60)设为值Θ2，(Θ-150)设为值Θ3，(Θ+150)设为值Θ4，控制值Θ本身设为值Θ5。一完成在步骤S11的操作，周期系数发生处理就进行到步骤S12-S16，这里，Θ1过程-Θ5过程执行用来计算要分别提供给摇摄全景控制元件PAN14a-PAN14e的系数C11-C15、C21-C25、C31-C35、C41-C45和C51-C55。一旦算得这些系数C11-C15、C21-C25、C31-C35、C41-C45和C51-C55，就结束周期系数发生处理。
为了下文描述方便，在步骤S12-S16执行的Θ1过程-Θ5过程通常称为Θi处理(i＝1，2，3，4，5)，Θi处理是图9中的流程图。在该Θi处理中，系数Ci1-Ci5都在步骤S20设为值“0”。在下一步骤S21，执行操作用来计算用于在步骤S11算得的每个范围Θi的系数值。如果范围Θi是0-60，处理就分支到步骤S22，这里算得的结果“cos(π*Θi/120)”设为系数Ci5，算得的结果“sin(π*Θi/120)”设为系数Ci2；这种情况下，不计算系数Ci1，Ci3和Ci4，这样，都保持在值“0”。如果范围Θi是60-150，处理就分支到步骤S23，这里，算得的结果“cos(π*(Θi-60)/180)”设为系数Ci2，算得的结果“sin(π*(Θi-60)/180)”设为系数Ci4；这种情况下，不计算系数Ci1，Ci3和Ci5，这样都保持在值“0”。
如果范围Θi是150-210，处理就分支到步骤S24，这里，算得的结果“cos(π*(Θi-150)/120)”设为系数Ci4，算得的结果“sin(π*(Θi-150)/120)”设为系数Ci3；这种情况下，不计算系数Ci1，Ci2和Ci5，这样都保持在值“0”。另外，如果范围Θi是210-300，处理就分支到步骤S25，这里，算得的结果“cos(π*(Θi-210)/180)”设为系数Ci3，算得的结果“sin(π*(Θi-210)/180)”设为系数Ci1；这种情况下，不计算系数Ci2，Ci4和Ci5，这样都保持在值“0”。另外，如果范围Θi是300-360，处理就分支到步骤S26，这里，算得的结果“cos(π*(Θi-360)/120)”设为系数Ci1，算得的结果“sin(π*(Θi-300)/120)”设为系数Ci5；这种情况下，不计算系数Ci2，Ci3和Ci4，这样都保持在值“0”。
当控制值Θ以图8所示的锯齿波形变化时，把如上计算的系数C11-C55提供到摇摄全景控制元件PAN14a-PAN14e，然后用加法元件SUM15a-SUM15e在声道接声道基础上把这些摇摄全景控制元件PAN14a-PAN14e的乘法结果相加。以这种方式，当前实施例可以对输入多声道音频信号给予旋转摇摄全景效果，以允许声音图像位置圆旋转同时保持输入音频信号的相对二维定位状态。即，可以初始声音图像定位的偏差可以设为用于在范围0-360°内的旋转。或者，上述控制值Θ可以通过用户操作诸如旋转编码器的操作器来产生，这种情况下，最好将摇摄全景控制钮形显示操作器设在OFF位置。而且，可以通过在每次解除摇摄全景触发器时改变控制值Θ的倾斜来改变旋转摇摄全景速度，从而允许控制值Θ以弯曲曲线变化。
在当前的实施例中，因为系数发生部分20构成为通过执行图7和9所示的周期系数发生处理来产生系数C11-C55，所以系数发生部分20要求算术运算装置或处理器。这样，图12说明了设计成用来产生大约系数C11-C55的简化结构的系数发生部分30的另一实例。
图12的系数发生部分30包含9个低频振荡器LFO1-LFO9和接线部分31，接线部分31用于向系数C11-C55的9个低频振荡器LFO1-LFO9的接线输出。9个低频振荡器LFO1-LFO9以预定相角产生彼此不同的正弦波。具体地说，低频振荡器LFO1、LFO2、LFO3、LFO4、LFO5、LFO6、LFO7、LFO8和LFO9的相位分别设为0°、60°、90°、120°、150°、21 0°、240°、270°和300°。而且，接线部分31在9个低频振荡器LFO1-LFO9的输出和系数C11-C55之间的选择接线固定设为如图13所述。
图13中，“INPUT”表示分别输入到摇摄全景控制元件PAN14a-PAN14e的多声道音频信号，“OUTPUT”表示给予了旋转摇摄全景效果且分别从加法元件SUM15a-SUM15e输出的多声道音频信号。即，将从低频振荡器LFO1-LFO9接线到图13的各个列的输出(LFO输出)作为系数提供到相应的摇摄全景控制元件PAN14a-PAN14e，相应加法元件SUM15a-SUM15e把乘以LFO输出的多声道音频信号相加，LFO输出接线到各个行作为乘法系数。这种情况下，用来确定系数Ci3(LS)，Ci1(L)，Ci5(C)，Ci2(R)和Ci4(RS)的各个函数以图10所示的方式变化。这样，简化结构的系数发生部分30可以产生系数C11-C55，系数C11-C55对输入多声道音频信号给予旋转摇摄全景效果，以允许声音图像定位总体上圆旋转同时保持输入音频信号的相对二维定位状态。
另外，因为用简化的系数发生部分30时，系数C11-C55只以正弦波形变化，低频振荡器LFO1-LFO9产生正弦波可以进行半波整流以便接近图5的函数，从而提供图11所示的函数。这种情况下，整流参考和零值可以稍微在正/负向上相互偏差。
尽管上文已经描述了5.1声道环绕模式的多声道音频信号的处理，但是，本发明也可用于处理2×2声道环绕模式、6.1声道环绕模式、7.1声道环绕模式等的多声道音频信号，这种情况下可以按照所选的环绕模式计算系数。
而且，虽然上述实施例构成为根据正弦波产生系数，但是，可以用接近正弦波的例如N(N是大于1的任意值)阶函数而用正弦波本身来产生系数。或者，可以根据具有弯曲线所定义的波形封装的近似正弦波产生系数。而且，可以通过先产生三角波再经滤波器从这样产生的三角波减去谐波来产生近似正弦波的函数。即，本发明中使用的术语“正弦波”应当认为也包含这种近似函数。
尽管所述例构成为以频率(Hz)来设定摇摄全景(声音图像位置移动)速度，但是摇摄全景速度还可根据自动演奏或与摇摄全景控制同时执行的自动伴奏节奏指定为均匀的。而且，可以用函数产生表代替函数计算装置来产生图5所示的系数的函数。另外，要注意，本发明除了可用于二维声音图像定位控制之外，还可用于三维声音图像定位控制。
总之，本发明构成为用相应于不同定位状态的声道系数乘以输入多声道音频信号，以分配在声道接声道基础上输出乘以系数的信号，然后收集在声道接声道基础上的分配性输出的乘以系数的信号并将它们相加，从而产生已经转换为不同定位状态的多声道音频信号。以这种方式，提供了效果给予设备，它能改变5.1声道环绕模式或其它环绕模式的输入多声道音频信号的声音图像定位位置(声音图像位置)。这种情况下，本发明的效果给予设备可以改变声像的定位方向同时保持最初以二维定位的输入多声道音频信号的相对定位状态。而且，通过将声道系数设为时间变化函数，有可能获得旋转摇摄全景效果，允许声像在二维平面中旋转。而且，通过设定时间变化函数以正弦波形变化，本发明可以旋转定位方向同时保持人听觉可察觉的相同音量，通过使时间变化函数是正弦波函数，还可以用通常在效果器中使用的LFO信号来旋转声音图像位置。而且，通过使正弦波是半波整流函数，有可能在旋转声音图像定位位置之后改善多声道音频信号的声音图像定位感，即使3在LFO信号用于旋转声音图像位置时也是这样。另外，通过响应预定操作器的用户操作产生声道系数，本发明可以自由地旋转多声道音频信号的声音图像位置。另外，通过以相应于给定速度数据的速度或速率改变声道系数，本发明可以按照速度数据指定的速度旋转多声道音频信号的声音图像位置。
本发明涉及2002年3月18日提交的日本专利特许公开No.2002-074150的主题，本文中通过完全参考对该公开加以结合。
权利要求
1.一种效果给予设备，向其输入获得初始二维声音图像定位的多声道音频信号，然后对多声道音频信号给予效果以改变初始二维声音图像定位，所述效果给予设备包括乘法装置，用于将包含在输入多声道音频信号中的每个声道的音频信号分配到多个输出声道的每个声道，并用所分配的每个音频信号乘以按照从初始二维声音图像定位的偏差单独为每个输出声道确定的相应系数；和加法装置，以与输出声道相应的关系设置，用于将分配给各个输出声道并乘以相应系数的音频信号相加，分别用于每个输出声道，从而，把输出声道的加得的音频信号从设备输出，作为给予了相应于偏差的变化后声音图像定位的多声道音频信号。
2.根据权利要求1所述的效果给予设备，其中，按照动态偏差可变化地设定乘以所分配的音频信号的系数，动态偏差使初始二维声音图像定位可旋转地二维变化。
3.根据权利要求1所述的效果给予设备，其中，系数都是时间的函数，初始二维声音图像定位响应系数的时间变化以而随时间二维变化。
4.根据权利要求1所述的效果给予设备，其中，输入的多声道音频信号的每个声道相应于预定虚拟定位方向，和其中，根据正弦波函数特性，即，当正弦波函数特性表示用于相应于给定第一声道的定位方向的峰值，并表示用于相应于给定第二声道的定位方向的零值时，相应于所述第一和第二声道的系数设为有意义的值，给定的第二声道伴随所述第一声道，同时将相应于其它声道的系数设为无意义的值，使得零值表示相应于其它声道的定位方向。
5.根据权利要求3所述的效果给予设备，其中，根据周期函数产生系数。
6.根据权利要求3所述的效果给予设备，其中，根据正弦波的半波整流波形的函数产生系数。
7.根据权利要求1所述的效果给予设备，它还包括控制数据发生装置，用于响应操作器的操作产生控制数据，其中，按照控制数据可变化地设定从初始二维声音图像定位的偏差。
8.根据权利要求1所述的效果给予设备，还包括速度数据发生装置，用于产生代表变化速度的速度数据；和控制数据发生装置，用于以相应于所述速度数据发生装置产生的速度数据的变化速度产生控制数据变化，和其中，按照控制数据可变化地设定从初始二维声音图像定位的偏差。
9.根据权利要求1所述的效果给予设备，还包括系数发生装置，用于按照偏差的可变设定值产生一组系数。
10.根据权利要求1所述的效果给予设备，还包括系数发生装置，用于产生随时间变化的系数；和触发器选择装置，应用于选择性地控制触发器以启动系数随时间的变化。
11.根据权利要求10所述的效果给予设备，还包括用于在所述触发器选择装置已经选择将任何一个所输入的多声道音频信号设为触发器信号时，可变化地设定触发阈值电平的装置。
12.根据权利要求10所述的效果给予设备，还包括用于在系数随时间的变化触发时将接下来的触发器抑制给定的触发器屏蔽时间的装置；和用于可变化地设定触发器屏蔽时间的装置。
13.根据权利要求1所述的效果给予设备，还包括系数发生装置，用于在指令系数随时间的变化时，产生在触发时间点之后在给定的变化时间随时间变化的系数。用于可变化地设定给定变化时间的装置。
14.根据权利要求1所述的效果给予设备，还包括系数发生装置，用于产生随时间变化的系数；和用于可变化地设定系数随时间变化的速度的装置。
15.根据权利要求1所述的效果给予设备，还包括系数发生装置，用于产生随时间变化的系数，以便使初始二维声音图像定位可旋转地二维变化；和用于可变化地设定声音图像定位的旋转方向的装置。
16.根据权利要求1所述的效果给予设备，还包括系数发生装置，用于产生随时间变化的系数，以便使初始二维声音图像定位可旋转地二维变化；和用于可变化地设定补偿值，补偿值代表启动系数随时间的变化的定位开始位置。
17.根据权利要求1所述的效果给予设备，还包括滤波器装置，用于在所述乘法装置之前的阶段滤波所输入的多声道音频信号；和用于可变化地调节所述滤波器装置的特性的装置。
18.根据权利要求1所述的效果给予设备，其中，所述输入的多声道音频信号包含配置用来获得初始二维声音图像定位的多个声道的音频信号，和与声音图像定位无关的给定声道的音频信号，和其中，从所述效果给予设备直接输出给定声道的音频信号而不输入到所述乘法装置中。
19.一种效果给予设备，用于控制多声道音频信号的声音图像定位，所述效果给予设备包括乘法装置，用于将包括在输入的多声道音频信号中的每个声道的音频信号分配到多个声音图像定位声道的各个声道，并用单独为每个声音图像定位声道确定的相应声音图像定位系数乘以每个分配的音频信号；加法装置，设成与声音图像定位声道相应的关系，用于将分配给各个声音图像定位声道并乘以相应系数的音频信号相加，分别用于每个声音图像定位声道，输出各个声音图像定位声道的加得的音频信号作为具有受控声音图像定位的多声道音频信号；和系数发生部分，使用用于多个声音图像定位声道的各个定位位置的控制函数产生声音图像定位系数。
20.根据权利要求19所述的效果给予设备，其中，所述系数发生装置产生随时间变化的声音图像定位系数，它还包括触发器选择装置，用于选择性地控制触发器以便启动声音图像定位系数随时间的变化。
21.根据权利要求20所述的效果给予设备，还包括用于在所述触发器选择装置选择任何一个输入的多声道音频信号作为触发器信号时，可变化地设定触发器阈值电平的装置。
22.根据权利要求20所述的效果给予设备，还包括用于在触发声音图像定位系数随时间的变化时将接下来的触发器抑制给定的触发器屏蔽时间的装置；和用于可变化地设定触发器屏蔽时间的装置。
23.根据权利要求19所述的效果给予设备，其中，所述效果给予设备在指令系数随时间的变化时，产生在触发时间点之后随时间变化给定变化时间的声音图像定位系数，它还包括用于可变化地设定给定变化时间的装置。
24.根据权利要求19所述的效果给予设备，其中，所述系数发生装置产生随时间变化的声音图像定位系数，它还包括用于设定声音图像定位系数随时间变化的速度的装置。
25.根据权利要求19所述的效果给予设备，其中，所述系数发生装置产生随时间变化的声音图像定位系数，以便使初始二维声音图像定位可旋转地二维变化，它还包括用于可变化地设定声音图像定位的旋转方向的装置。
26.根据权利要求19所述的效果给予设备，其中，所述系数发生装置产生随时间变化的声音图像定位系数，以便使初始二维声音图像定位可旋转地二维变化，它还包括用于可变化的设定补偿值的装置，补偿值代表启动系数随时间的变化的定位开始位置。
27.根据权利要求19所述的效果给予设备，还包括滤波器装置，用于在所述乘法装置之前的阶段滤波所输入的多声道音频信号；和用于可变化地调节所述滤波器装置的特性的装置。
28.根据权利要求19所述的效果给予设备，其中，所输入的多声道音频信号包含配置用来获得初始二维声音图像定位的多个声道的音频信号，和与声音图像定位无关的给定声道的音频信号，和其中，从所述效果给予设备直接输出给定声道的音频信号而不输入到所述乘法装置中。
全文摘要
输入配置用来获得初始二维声音图像定位的多声道的音频信号，将包含在所输入的多声道音频信号中的每个声道的音频信号分配给各个输出声道。每个分配的信号按照从初始二维声音图像定位的偏差乘以为每个输出声道单独确定的相应系数。然后，分配给各个输出声道并乘以相应系数的音频信号相加，分别用于每个输出声道。这样，输出各个输出声道的所加得的音频信号作为多声道音频信号，所述多声道音频信号具有已经按照偏差改变的声音图像定位。如果从初始二维声音图像定位的偏差随时间变化，就可以获得摇摄全景效果以便移动初始声音图像定位。也可以容易地执行旋转声音图像定位的摇摄全景控制。
文档编号H04S7/00GK1445749SQ0312014
公开日2003年10月1日 申请日期2003年3月11日 优先权日2002年3月18日
发明者萩原秀树 申请人:雅马哈株式会社