(57)【要約】【課題】所望の任意の視聴環境や部屋環境に応じた頭部伝達関数の畳み込みができる。【解決手段】電気音響変換手段により音声信号が音響再生されたときに、想定される仮想音像定位位置に音像が定位するように聴取されるようにするための頭部伝達関数を、前記音声信号に畳み込むようにする頭部伝達関数畳み込み方法である。仮想音像定位位置に音源を設置し、リスナの両耳の近傍の位置に音響電気変換手段を設置したときに、音源から音響電気変換手段への直接波の方向についての直接波方向頭部伝達関数と、音源から音響電気変換手段への、選択された１または複数の反射波の方向についての反射波方向頭部伝達関数とを、予め別々に測定して求めておく。求められた直接波方向頭部伝達関数と、選択された１または複数の反射波の方向についての反射波方向頭部伝達関数とを、音声信号に畳み込む。【選択図】図１
2010187401.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気音響変換手段により音声信号が音響再生されたときに、想定される仮想音像定位位置に音像が定位するように聴取されるようにするための頭部伝達関数を、前記音声信号に畳み込むようにする頭部伝達関数畳み込み方法において、
前記仮想音像定位位置に音源を設置し、リスナの両耳の近傍の位置に音響電気変換手段を設置したときに、前記音源から前記音響電気変換手段への直接波の方向についての直接波方向頭部伝達関数と、前記音源から前記音響電気変換手段への、選択された１または複数の反射波の方向についての反射波方向頭部伝達関数とを、予め別々に測定して求めておく頭部伝達関数測定工程と、
前記求められた、前記直接波方向頭部伝達関数と、前記選択された１または複数の反射波の方向についての反射波方向頭部伝達関数とを、前記音声信号に畳み込む工程と、
を有し、
前記頭部伝達関数測定工程は、
前記リスナの位置にダミーヘッドまたは人間が存在する状態で、想定される音源位置で発せられた測定用音波を前記音響電気変換手段でピックアップし、前記音響電気変換手段に直接に届いた測定用音波のみから頭部伝達関数を測定する第１の工程と、
前記ダミーヘッドまたは前記人間が存在しない素の状態で、前記想定される音源位置で発せられた測定用音波を前記音響電気変換手段でピックアップし、前記音響電気変換手段に直接に届いた測定用音波のみから素の状態の伝達特性を測定する第２の工程と、
前記第１の工程で測定された前記頭部伝達関数を、前記第２の工程で測定された前記素の状態の伝達特性により正規化して、前記電気音響変換手段および前記音響電気変換手段の特性を排除した正規化頭部伝達関数を得る第３の工程と、
を有し、
前記直接波方向頭部伝達関数および前記反射波方向頭部伝達関数は、前記正規化頭部伝達関数である
頭部伝達関数畳み込み方法。
【請求項２】
請求項１に記載の頭部伝達関数畳み込み方法において、
前記畳み込み工程では、
前記音声信号の時系列信号に対して、前記直接波および前記反射波の前記仮想音像定位位置から前記電気音響変換手段の位置までの音波の行路長に応じて定められた、前記直接波方向頭部伝達関数の畳み込み処理を開始する開始時点、および前記１または複数の反射波方向頭部伝達関数のそれぞれの畳み込み処理を開始する開始時点のそれぞれから、対応する前記直接波方向頭部伝達関数および前記反射波方向頭部伝達関数の畳み込みを実行する
頭部伝達関数畳み込み方法。
【請求項３】
請求項１に記載の頭部伝達関数畳み込み方法において、
前記反射波方向頭部伝達関数は、想定される反射部における音波の減衰率に応じてゲイン調整されて前記畳み込みが実行される
頭部伝達関数畳み込み方法。
【請求項４】
請求項１に記載の頭部伝達関数畳み込み方法において、
前記頭部伝達関数測定工程の前記第３の工程では、前記第１の工程および前記第２の工程で測定された前記頭部伝達関数および前記素の状態の伝達特性のデータから、前記想定される前記音源位置で発せられた前記測定用音波が前記音響電気変換手段に直接に届く時間に相当するデータ分を除去して、前記正規化の処理を行う
頭部伝達関数畳み込み方法。
【請求項５】
請求項１に記載の頭部伝達関数畳み込み方法において、
前記頭部伝達関数測定工程の前記第３の工程では、
前記第１および第２の工程において前記音響電気変換手段に直接に届いた音波の時間軸データのそれぞれを直交変換して、Ｘ−Ｙ座標系の周波数軸データに変換する工程と、
前記Ｘ−Ｙ座標系の周波数軸データのそれぞれを、極座標系のデータに変換する工程と、
前記極座標系のデータの状態で、前記正規化処理を行って、前記正規化頭部伝達関数のデータを得、この正規化頭部伝達関数の極座標系のデータを前記Ｘ−Ｙ座標系のデータに戻す工程と、
前記Ｘ−Ｙ座標系に戻された前記正規化頭部伝達関数のデータを逆直交変換して、時間軸データに変換する工程と、
を有する頭部伝達関数畳み込み方法。
【請求項６】
請求項５に記載の頭部伝達関数畳み込み方法において、
前記逆直交変換されて得られた時間軸データのデータ長を削減する簡略化工程を備える頭部伝達関数畳み込み方法。
【請求項７】
電気音響変換手段により音声信号が音響再生されたときに、想定される仮想音源位置に音像が定位するように、前記音声信号に頭部伝達関数を畳み込むようにする頭部伝達関数畳み込み装置において、
前記仮想音像定位位置に音源を設置し、リスナの両耳の近傍の位置に音響電気変換手段を設置して測定した、前記音源から前記音響電気変換手段への直接波の方向についての直接波方向頭部伝達関数と、前記音源から前記音響電気変換手段への、選択された１または複数の反射波の方向についての反射波方向頭部伝達関数とが、記憶される記憶部と、
前記直接波方向頭部伝達関数と、前記選択された１または複数の反射波の方向についての反射波方向頭部伝達関数とを、前記記憶部から読み出して、前記音声信号に畳み込む畳み込み手段と、
を有し、
前記直接波方向頭部伝達関数および前記反射波方向頭部伝達関数は、
前記リスナの位置にダミーヘッドまたは人間が存在する状態で、想定される音源位置で発せられた音波を前記音響電気変換手段でピックアップして測定した頭部伝達関数を、前記ダミーヘッドまたは前記人間が存在しない素の状態で、前記想定される音源位置で発せられた音波を前記音響電気変換手段でピックアップして測定した素の状態の伝達特性により正規化して、前記電気音響変換手段および前記音響電気変換手段の特性を排除した正規化頭部伝達関数である
頭部伝達関数畳み込み装置。
【請求項８】
請求項７に記載の頭部伝達関数畳み込み装置において、
前記畳み込み手段では、
前記音声信号の時系列信号に対して、前記直接波および前記反射波の前記仮想音源位置から前記電気音響変換手段の位置までの音波の行路長に応じて定められた、前記直接波方向頭部伝達関数の畳み込み処理を開始する開始時点、および前記１または複数の反射波方向頭部伝達関数のそれぞれの畳み込み処理を開始する開始時点のそれぞれから、対応する前記直接波方向頭部伝達関数および前記反射波方向頭部伝達関数の畳み込みを実行する
頭部伝達関数畳み込み装置。
【請求項９】
請求項７に記載の頭部伝達関数畳み込み装置において、
前記畳み込み手段では、
前記反射波方向頭部伝達関数は、想定される反射部における音波の減衰率に応じてゲイン調整されて前記畳み込みが実行される
頭部伝達関数畳み込み装置。
【請求項１０】
電気音響変換手段により音声信号が音響再生されたときに、想定される仮想音像定位位置に音像が定位するように聴取されるようにするための頭部伝達関数を、前記音声信号に畳み込むようにする頭部伝達関数畳み込み方法において、
前記仮想音像定位位置に音源が設置され、かつ、リスナの両耳の近傍の位置に音響電気変換手段が設置されて測定される、前記音源から前記音響電気変換手段への直接波の方向についての頭部伝達関数を、前記音声信号に対して畳み込み開始すべき直接波畳み込み開始時点と、前記音源から前記音響電気変換手段への、選択された１または複数の反射波の方向についての頭部伝達関数を、前記音声信号に対して畳み込み開始すべき１または複数の反射波畳み込み開始時点とを、予め求め、
前記直接波畳み込み開始時点および前記１または複数の反射波畳み込み開始時点から前記音声信号に畳み込むデータを保持しておき、
前記保持された前記データのそれぞれを、対応する前記直接波畳み込み開始時点から、および、前記１または複数の反射波畳み込み開始時点から、前記音声信号に畳み込み処理する頭部伝達関数畳み込み方法であり、
前記仮想音像定位位置に音源を設置し、リスナの両耳の近傍の位置に音響電気変換手段を設置して、前記音源から前記音響電気変換手段への直接波の方向についての直接波方向頭部伝達関数を、予め求めておく頭部伝達関数測定工程を有し、
前記頭部伝達関数測定工程は、
前記リスナの位置にダミーヘッドまたは人間が存在する状態で、想定される音源位置で発せられた測定用音波を前記音響電気変換手段でピックアップし、前記音響電気変換手段に直接に届いた測定用音波のみから頭部伝達関数を測定する第１の工程と、
前記ダミーヘッドまたは前記人間が存在しない素の状態で、前記想定される音源位置で発せられた測定用音波を前記音響電気変換手段でピックアップし、前記音響電気変換手段に直接に届いた測定用音波のみから素の状態の伝達特性を測定する第２の工程と、
前記第１の工程で測定された前記頭部伝達関数を、前記第２の工程で測定された前記素の状態の伝達特性により正規化して、前記電気音響変換手段および前記音響電気変換手段の特性を排除した正規化頭部伝達関数を得る第３の工程と、
を有し、
前記直接波方向頭部伝達関数は、前記正規化頭部伝達関数である
頭部伝達関数畳み込み方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の頭部伝達関数畳み込み方法において、
前記頭部伝達関数測定工程は、さらに、前記音源から前記音響電気変換手段への、選択された１または複数の反射波の方向についての反射波方向頭部伝達関数を、予め求めておき、
前記反射波方向頭部伝達関数は、前記正規化頭部伝達関数であり、
前記保持されるデータは、前記頭部伝達関数測定工程で測定した前記直接波方向頭部伝達関数および１または複数の前記反射波方向頭部伝達関数である
頭部伝達関数畳み込み方法。
【請求項１２】
請求項１０に記載の頭部伝達関数畳み込み方法において、
前記直接波畳み込み開始時点から畳み込みを開始するデータとして前記直接波方向頭部伝達関数を保持し、前記１または複数の反射波畳み込み開始時点から畳み込みを開始するデータとして前記直接波方向頭部伝達関数を、前記１または複数の反射波畳み込み開始時点に応じて減衰させたデータを保持する
頭部伝達関数畳み込み方法。
【請求項１３】
請求項１０に記載の頭部伝達関数畳み込み方法において、
前記直接波畳み込み開始時点から畳み込みを開始するデータとして前記直接波方向頭部伝達関数を保持し、前記１または複数の反射波畳み込み開始時点から畳み込みを開始するデータとして、前記音声信号を、前記１または複数の反射波畳み込み開始時点に応じて遅延させたデータを保持する
頭部伝達関数畳み込み方法。
【請求項１４】
電気音響変換手段により音声信号が音響再生されたときに、想定される仮想音像定位位置に音像が定位するように聴取されるようにするための頭部伝達関数を、前記音声信号に畳み込むようにする頭部伝達関数畳み込み装置において、
前記仮想音像定位位置に音源が設置され、リスナの両耳の近傍の位置に音響電気変換手段が設置されて測定される、前記音源から前記音響電気変換手段への直接波の方向についての頭部伝達関数を、前記音声信号に対して畳み込み開始すべきと予め設定された直接波畳み込み開始時点から、直接波畳み込み用データを前記音声信号に対して畳み込み処理する手段と、
前記仮想音像定位位置に音源が設置され、リスナの両耳の近傍の位置に音響電気変換手段が設置されて測定される、前記音源から前記音響電気変換手段への、選択された１または複数の反射波の方向についての頭部伝達関数を、前記音声信号に対して畳み込み開始すべきと予め設定された１または複数の反射波畳み込み開始時点から、反射波畳み込み用データを前記音声信号に対して畳み込み処理する手段と、
を備え、
前記直接波畳み込み用データは、前記仮想音像定位位置に音源を設置し、リスナの両耳の近傍の位置に音響電気変換手段を設置して測定した、前記音源から前記音響電気変換手段への直接波の方向についての直接波方向頭部伝達関数であり、
前記直接波方向頭部伝達関数は、
前記リスナの位置にダミーヘッドまたは人間が存在する状態で、想定される音源位置で発せられた音波を前記音響電気変換手段でピックアップして測定した頭部伝達関数を、前記ダミーヘッドまたは前記人間が存在しない素の状態で、前記想定される音源位置で発せられた音波を前記音響電気変換手段でピックアップして測定した素の状態の伝達特性により正規化して、前記電気音響変換手段および前記音響電気変換手段の特性を排除した正規化頭部伝達関数である
頭部伝達関数畳み込み装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の頭部伝達関数畳み込み装置において、
前記反射波畳み込み用データは、前記仮想音像定位位置に音源を設置し、リスナの両耳の近傍の位置に音響電気変換手段を設置して測定した、前記音源から前記音響電気変換手段への、選択された１または複数の反射波の方向についての反射波方向頭部伝達関数であり、
前記反射波方向頭部伝達関数は、
前記リスナの位置にダミーヘッドまたは人間が存在する状態で、想定される音源位置で発せられた音波を前記音響電気変換手段でピックアップして測定した頭部伝達関数を、前記ダミーヘッドまたは前記人間が存在しない素の状態で、前記想定される音源位置で発せられた音波を前記音響電気変換手段でピックアップして測定した素の状態の伝達特性により正規化して、前記電気音響変換手段および前記音響電気変換手段の特性を排除した正規化頭部伝達関数である
頭部伝達関数畳み込み装置。
【請求項１６】
請求項１４に記載の頭部伝達関数畳み込み装置において、
前記反射波畳み込み用データは、前記直接波方向頭部伝達関数を、前記１または複数の反射波畳み込み開始時点に応じて減衰させたデータである
頭部伝達関数畳み込み装置。
【請求項１７】
請求項１４に記載の頭部伝達関数畳み込み装置において、
前記反射波畳み込み用データは、前記音声信号を、前記１または複数の反射波畳み込み開始時点に応じて遅延させたデータである
頭部伝達関数畳み込み装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、リスナの耳の近傍に配置される、例えばヘッドホンの音響再生用ドライバーなどの電気音響変換手段により音響再生したときに、リスナの前方位置など、予め想定された位置に音源が仮想的に存在するように聴取できるようにするための頭部伝達関数の、音声信号への畳み込み方法および畳み込み装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、リスナがヘッドホンを頭部に装着して、両耳で音響再生信号を聴取する場合において、ヘッドホンで再生する音声信号が、リスナの前方左右に設置されるスピーカに供給される通常の音声信号である場合には、再生される音像がリスナの頭の中にこもる、いわゆる頭内定位の現象が生じる。
【０００３】
この頭内定位の現象の問題を解決したものとして、例えば特許文献１（ＷＯ９５／１３６９０号公報）や特許文献２（特開平０３−２１４８９７号公報）には、仮想音像定位と呼ばれる技術が開示されている。
【０００４】
この仮想音像定位は、ヘッドホンなどで再生したときに、あたかもリスナの前方の左右位置など、予め想定された位置に音源、例えばスピーカが存在するように再生される（仮想的に当該位置に音像を定位させる）ようにするもので、次のようにして実現される。
【０００５】
図３０は、左右２チャンネルステレオ信号を、例えば２チャンネルステレオ用ヘッドホンで再生する場合における仮想音像定位の手法を説明するための図である。
【０００６】
図３０に示すように、例えば２チャンネルステレオ用ヘッドホンなどの２個の音響再生用ドライバー（電気音響変換手段の例）が設置されると想定されるリスナの両耳の近傍の位置（測定点位置）に、マイクロホン（音響電気変換手段の例）ＭＬおよびＭＲを設置すると共に、仮想音像定位させたい位置にスピーカＳＰＬおよびＳＰＲを配置する。
【０００７】
そして、ダミーヘッド１（または人間つまりリスナ自体でもよい）が存在する状態で、先ず、一方のチャンネル、例えば左チャンネルのスピーカＳＰＬで、例えばインパルスを音響再生し、その再生により発せられたインパルスを前記マイクロホンＭＬおよびＭＲのそれぞれでピックアップして、左チャンネル用の頭部伝達関数を測定する。この例の場合、頭部伝達関数は、インパルスレスポンスとして測定する。
【０００８】
この場合、この左チャンネル用の頭部伝達関数としてのインパルスレスポンスには、図３０に示すように、マイクロホンＭＬでピックアップした左チャンネル用のスピーカＳＰＬからの音波のインパルスレスポンス（以下、左主成分のインパルスレスポンスという）ＨＬｄと、マイクロホンＭＲでピックアップした左チャンネル用のスピーカＳＰＬからの音波のインパルスレスポンス（以下、左クロストーク成分のインパルスレスポンスという）ＨＬｃとを含む。
【０００９】
次に、右チャネルのスピーカＳＰＲで同様にインパルスを音響再生し、その再生により発せられたインパルスを前記マイクロホンＭＬおよびＭＲのそれぞれでピックアップして、右チャンネル用の頭部伝達関数、つまり、右チャンネル用のインパルスレスポンスを測定する。
【００１０】
この場合、右チャンネル用の頭部伝達関数としてのインパルスレスポンスには、マイクロホンＭＲでピックアップした右チャンネル用のスピーカＳＰＲからの音波のインパルスレスポンス（以下、右主成分のインパルスレスポンスという）ＨＲｄと、マイクロホンＭＬでピックアップした右チャンネル用のスピーカＳＰＲからの音波のインパルスレスポンス（以下、左クロストーク成分のインパルスレスポンスという）ＨＲｃとを含む。
【００１１】
そして、測定して得た、左チャンネル用の頭部伝達関数および右チャネル用の頭部伝達関数のインパルスレスポンスを、ヘッドホンの左右チャンネル用の音響再生用ドライバーのそれぞれに供給する音声信号に、そのまま畳み込むようにする。すなわち、左チャンネルの音声信号に対して、測定して得た左チャンネル用の頭部伝達関数としての左主成分のインパルスレスポンスおよび左クロストーク成分のインパルスレスポンスを、そのまま畳み込み、また、右チャンネルの音声信号に対して、測定して得た右チャンネル用の頭部伝達関数としての右主成分のインパルスレスポンスおよび右クロストーク成分のインパルスレスポンスを、そのまま畳み込むようにする。
【００１２】
このようにすると、ヘッドホンの２個の音響再生用ドライバーなどで、リスナの耳の近傍で音響再生されているにもかかわらず、例えば左右２チャンネルステレオ音声の場合であれば、あたかもリスナの前方に設置された左右のスピーカで音響再生されているように音像定位（仮想音像定位）させることができる。
【００１３】
以上は、２チャンネルの場合であるが、３チャンネル以上の多チャンネルの場合には、同様にして、それぞれのチャンネルの仮想音像定位位置にスピーカを配置して、例えばインパルスを再生し、それぞれのチャンネル用の頭部伝達関数を測定し、測定して得た頭部伝達関数のインパルスレスポンスを、ヘッドホンの左右２チャンネルの音響再生用のドライバに供給する音声信号に畳み込むようにすればよい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】ＷＯ９５／１３６９０号公報
【特許文献２】特開平０３−２１４８９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ところで、頭部伝達関数の測定を行う場所が反射のない無響室ではないときには、測定された頭部伝達関数には、想定された音源位置（仮想音像定位位置に対応）からの直接波のみではなく、図３０において点線で示したような反射波の成分も含まれる（分離できずに含まれてしまう）ことになる。このため、従来の測定した頭部伝達関数は、反射波による成分のため、測定を行った部屋や場所などの形状や、音波を反射する壁や天井、床などの材質に応じた当該測定場所の特性が含まれたものとなっている。
【００１６】
部屋や場所の特性を除去するためには、床、天井、壁面などからの音波の反射のない無響室で、頭部伝達関数を測定することが考えられる。
【００１７】
しかし、無響室で測定した頭部伝達関数をそのまま音声信号に畳み込んで、仮想音像定位させようとした場合、反射波が存在しないため、仮想音像定位位置や方向性がぼけるという問題がある。
【００１８】
そのため、従来は、音声信号にそのまま畳み込む頭部伝達関数の測定は、無響室では行わず、ある程度の響きが存在するが、特性が良いとされている部屋や場所で行うようにしているのである。そして、例えば、スタジオ、ホール、ラージルームなど、頭部伝達関数を測定した部屋や場所のメニューを、ユーザに提示して、仮想音像定位を伴う音響再生を楽しみたいユーザに、好みの部屋や場所の頭部伝達関数を、前記メニューの中から選択してもらうなどの方策が採られたりしていた。
【００１９】
しかしながら、上述したように、従来は、想定された音源位置の音源からの直接波のみではなく、必ず、反射波を伴うものとして、直接波と反射波のインパルスレスポンスを分離できずに両者を含む頭部伝達関数を測定して得るようにしているので、測定された場所や部屋に応じた頭部伝達関数のみしか得られず、望む周囲環境や部屋環境に応じた頭部伝達関数を得て、それを音声信号に畳み込むということが困難であった。
【００２０】
例えば、周囲に壁や障害物がない大平原において、前方にスピーカが配置されたように想定された視聴環境に応じた頭部伝達関数を音声信号に畳み込むことは困難であった。
【００２１】
また、想定された所定の形状や容積、また、所定の吸音率（音波の減衰率に対応）の壁を備える部屋における頭部伝達関数を得ようとする場合には、従来は、そのような部屋を探したり、また、作製したりして、その部屋で頭部伝達関数を測定して得るようにするほかに、手立てがなかった。しかし、実際的には、そのような所望の視聴環境や部屋を探し出したり、作製したりすることは困難であり、所望の任意の視聴環境や部屋環境に応じた頭部伝達関数を、音声信号に畳み込むことはできないというのが現状である。
【００２２】
この発明は、以上の点にかんがみ、所望の任意の視聴環境や部屋環境に応じた頭部伝達関数の畳み込みができ、所望の仮想音像定位感が得られるようにした頭部伝達関数畳み込み方法および装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明は、
電気音響変換手段により音声信号が音響再生されたときに、想定される仮想音像定位位置に音像が定位するように聴取されるようにするための頭部伝達関数を、前記音声信号に畳み込むようにする頭部伝達関数畳み込み方法において、
前記仮想音像定位位置に音源を設置し、リスナの両耳の近傍の位置に音響電気変換手段を設置したときに、前記音源から前記音響電気変換手段への直接波の方向についての直接波方向頭部伝達関数と、前記音源から前記音響電気変換手段への、選択された１または複数の反射波の方向についての反射波方向頭部伝達関数とを、予め別々に測定して求めておく頭部伝達関数測定工程と、
前記求められた、前記直接波方向頭部伝達関数と、前記選択された１または複数の反射波の方向についての反射波方向頭部伝達関数とを、前記音声信号に畳み込む工程と、
を有し、
前記頭部伝達関数測定工程は、
前記リスナの位置にダミーヘッドまたは人間が存在する状態で、想定される音源位置で発せられた測定用音波を前記音響電気変換手段でピックアップし、前記音響電気変換手段に直接に届いた測定用音波のみから頭部伝達関数を測定する第１の工程と、
前記ダミーヘッドまたは前記人間が存在しない素の状態で、前記想定される音源位置で発せられた測定用音波を前記音響電気変換手段でピックアップし、前記音響電気変換手段に直接に届いた測定用音波のみから素の状態の伝達特性を測定する第２の工程と、
前記第１の工程で測定された前記頭部伝達関数を、前記第２の工程で測定された前記素の状態の伝達特性により正規化して、前記電気音響変換手段および前記音響電気変換手段の特性を排除した正規化頭部伝達関数を得る第３の工程と、
を有し、
前記直接波方向頭部伝達関数および前記反射波方向頭部伝達関数は、前記正規化頭部伝達関数である
頭部伝達関数畳み込み方法を提供する。
【００２４】
従来は、前述したように、直接波方向頭部伝達関数と反射波方向頭部伝達関数との両者が含まれる総合的な頭部伝達関数が測定され、そのまま音声信号に畳み込まれるのに対して、請求項１の発明においては、頭部伝達関数測定工程において、直接波方向頭部伝達関数と、反射波方向頭部伝達関数とは、予め別々に測定されて求められる。そして、求められた直接波方向頭部伝達関数と、反射波方向頭部伝達関数とが、音声信号に畳み込まれる。
【００２５】
ここで、直接波方向頭部伝達関数は、想定される仮想音像定位位置に設置された音源から音響電気変換手段に直接に入射する測定用音波のみから求められた頭部伝達関数であり、反射波の成分は含まれていない。
【００２６】
また、反射波方向頭部伝達関数は、想定される反射波の方向から音響電気変換手段に直接に入射する測定用音波のみから求められた頭部伝達関数であり、当該反射波の方向の音源から、いずれかに反射して音響電気変換手段に入射するような成分は含まれていない。
【００２７】
そして、請求項１の頭部伝達関数測定工程では、上記のように、仮想音像定位位置を音源としたときの直接波の頭部伝達関数と、反射波の頭部伝達関数とが分離して求めるものであるが、このとき、反射波方向頭部伝達関数を求める反射波の方向は、想定される視聴環境や部屋環境に応じて、１または複数の反射波方向が選択される。
【００２８】
例えば、視聴環境が大平原を想定した場合には、周囲の壁や天井はなく、仮想音像定位位置に想定された音源からの直接波と、前記音源から地面あるいは床で反射される音波のみが存在するので、直接波方向頭部伝達関数と、地面または床からの反射波の方向の反射波方向頭部伝達関数とが求められ、それらの頭部伝達関数が音声信号に畳み込まれる。
【００２９】
また、視聴環境が直方体形状の通常の部屋が想定された場合には、反射波としては、リスナの周囲の壁、天井および床で反射される音波が存在するので、それぞれの反射波の方向の反射波方向頭部伝達関数が求められ、当該反射波方向頭部伝達関数と、直接波方向頭部伝達関数とが音声信号に畳み込まれる。
【００３０】
請求項２の発明においては、請求項１に記載の頭部伝達関数畳み込み方法において、
前記畳み込み工程では、
前記音声信号の時系列信号に対して、前記直接波および前記反射波の前記仮想音像定位位置から前記電気音響変換手段の位置までの音波の行路長に応じて定められた、前記直接波方向頭部伝達関数の畳み込み処理を開始する開始時点、および前記１または複数の反射波方向頭部伝達関数のそれぞれの畳み込み処理を開始する開始時点のそれぞれから、対応する前記直接波方向頭部伝達関数および前記反射波方向頭部伝達関数の畳み込みを実行する
ことを特徴とする。
【００３１】
請求項２の発明においては、直接波方向頭部伝達関数の畳み込み処理を開始する開始時点、および１または複数の反射波方向頭部伝達関数のそれぞれの畳み込み処理を開始する開始時点が、直接波および反射波の仮想音像定位位置から電気音響変換手段までの音波の行路長に応じて定められる。この場合、反射波についての行路長は、想定される視聴環境や部屋環境に応じて定められる。
【００３２】
換言すれば、想定される視聴環境や部屋環境に応じて、前記直接波や反射波についての行路長に応じたそれぞれの頭部伝達関数の畳み込み開始時点を設定することにより、想定される視聴環境や部屋環境に応じた適切な頭部伝達関数を音声信号に畳み込むことができる。
【００３３】
また、請求項３の発明は、請求項１に記載の頭部伝達関数畳み込み方法において、
前記反射波方向頭部伝達関数は、想定される反射部における音波の減衰率に応じてゲイン調整されて前記畳み込みが実行される
ことを特徴とする。
【００３４】
この請求項３においては、想定される視聴環境や部屋環境において、音波を反射する反射部の方向からの反射波方向頭部伝達関数は、当該反射部の材質などにより定まる減衰率に応じたゲイン分だけ調整されて、音声信号に畳み込まれる。これにより、請求項３の発明によれば、想定される視聴環境や部屋環境における音波の反射部での吸音などによる減衰率を考慮した頭部伝達関数を音声信号に埋め込むことができる。
【発明の効果】
【００３５】
この発明によれば、想定した視聴環境や部屋環境に応じた適切な頭部伝達関数を音声信号に畳み込むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】この発明による頭部伝達関数畳み込み方法の実施形態を適用するシステム構成例を示すブロック図である。
【図２】この発明による頭部伝達関数畳み込み方法の実施形態における頭部伝達関数およびその状態の伝達特性の測定位置を説明するための図である。
【図３】この発明による頭部伝達関数畳み込み方法の実施形態における頭部伝達関数の測定位置を説明するための図である。
【図４】この発明による頭部伝達関数畳み込み方法の実施形態における頭部伝達関数の測定位置を説明するための図である。
【図５】この発明による頭部伝達関数畳み込み方法の実施形態が適用された再生装置の構成例を示すブロック図である。
【図６】この発明の実施形態において、頭部伝達関数測定手段およびその状態の伝達特性測定手段で得られる測定結果データの特性例を示す図である。
【図７】この発明の実施形態により得られる正規化頭部伝達関数の特性の例を示す図である。
【図８】この発明の実施形態により得られる正規化頭部伝達関数の特性と比較する特性例を示す図である。
【図９】この発明の実施形態により得られる正規化頭部伝達関数の特性と比較する特性例を示す図である。
【図１０】従来の一般的な頭部伝達関数の畳み込みプロセス区間を説明するための図である。
【図１１】この発明の実施形態における正規化頭部伝達関数の畳み込みプロセスの第１の例を説明するための図である。
【図１２】この発明の実施形態における正規化頭部伝達関数の畳み込みプロセスの第１の例を実施するためのハードウエア構成例を示すブロック図である。
【図１３】この発明の実施形態における正規化頭部伝達関数の畳み込みプロセスの第２の例を説明するための図である。
【図１４】この発明の実施形態における正規化頭部伝達関数の畳み込みプロセスの第２の例を実施するためのハードウエア構成例を示すブロック図である。
【図１５】７．１チャンネルマルチサラウンドの一例を説明するための図である。
【図１６】この発明の実施形態の頭部伝達関数畳み込み方法を適用した音響再生システムの一部を示すブロック図である。
【図１７】この発明の実施形態の頭部伝達関数畳み込み方法を適用した音響再生システムの一部を示すブロック図である。
【図１８】図１６の頭部伝達関数畳み込み処理部の内部構成例を示すブロック図である。
【図１９】この発明の実施形態の頭部伝達関数畳み込み方法において、正規化頭部伝達関数を畳み込む音波の方向の例を説明するための図である。
【図２０】この発明の実施形態の頭部伝達関数畳み込み方法において、正規化頭部伝達関数の畳み込み開始タイミングの例を説明するための図である。
【図２１】この発明の実施形態の頭部伝達関数畳み込み方法において、正規化頭部伝達関数を畳み込む音波の方向の例を説明するための図である。
【図２２】この発明の実施形態の頭部伝達関数畳み込み方法において、正規化頭部伝達関数の畳み込み開始タイミングの例を説明するための図である。
【図２３】この発明の実施形態の頭部伝達関数畳み込み方法において、正規化頭部伝達関数を畳み込む音波の方向の例を説明するための図である。
【図２４】この発明の実施形態の頭部伝達関数畳み込み方法において、正規化頭部伝達関数の畳み込み開始タイミングの例を説明するための図である。
【図２５】この発明の実施形態の頭部伝達関数畳み込み方法において、正規化頭部伝達関数を畳み込む音波の方向の例を説明するための図である。
【図２６】この発明の実施形態の頭部伝達関数畳み込み方法において、正規化頭部伝達関数の畳み込み開始タイミングの例を説明するための図である。
【図２７】この発明の実施形態の頭部伝達関数畳み込み方法において、正規化頭部伝達関数の畳み込み開始タイミングの例を説明するための図である。
【図２８】この発明の実施形態の頭部伝達関数畳み込み方法において、正規化頭部伝達関数を畳み込む音波の方向の例を説明するための図である。
【図２９】この発明の実施形態の頭部伝達関数畳み込み方法を適用した音響再生システムの他の例の一部を示すブロック図である。
【図３０】頭部伝達関数を説明するために用いる図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
［この発明の実施形態の概要］
上述したように、従来の頭部伝達関数の畳み込み方法においては、仮想音像定位させたいとして想定された音源位置にスピーカを設置して、当該想定された音源位置からの直接波によるインパルスレスポンスのみではなく、必ず、反射波によるインパルスレスポンスを伴うものとして（直接波と反射波とのインパルスレスポンスを分離できずに両者を含むものとして）頭部伝達関数を測定し、当該測定して得た頭部伝達関数をそのまま音声信号に畳み込むようにしていた。
【００３８】
すなわち、従来は、仮想音像定位させたいとして想定された音源位置からの直接波の頭部伝達関数と反射波の頭部伝達関数とを分離して測定してはおらず、両者が含まれる総合的な頭部伝達関数として測定していた。
【００３９】
これに対して、この発明の実施形態においては、仮想音像定位させたいとして想定された音源位置からの直接波の頭部伝達関数と反射波の頭部伝達関数とを分離して測定しておくようにする。
【００４０】
このため、この実施形態では、測定点位置から見て、特定の方向に想定される想定音源位置からの直接波（つまり、反射波を含まない直接に測定点位置に到達する音波）についての頭部伝達関数を得るようにする。反射波の頭部伝達関数は、壁などで反射した後の音波の方向を音源方向として、その音源方向からの直接波として測定するようにする。すなわち、所定の壁に反射して測定点位置に入射する反射波を考えた場合、壁で反射した後の壁からの反射音波は、当該壁での反射位置方向に想定した音源からの音波の直接波として考えることができるからである。
【００４１】
したがって、この実施形態では、仮想音像定位させたいとして想定された音源位置からの直接波の頭部伝達関数を測定するときには、当該仮想音像定位させたいとして想定された音源位置に測定用音波の発生手段としての電気音響変換器、例えばスピーカを配置するが、仮想音像定位させたいとして想定された音源位置からの反射波の頭部伝達関数を測定するときには、測定しようとする反射波の測定点位置への入射方向に、測定用音波の発生手段としての電気音響変換器、例えばスピーカを配置するようにする。
【００４２】
したがって、種々の方向からの反射波についての頭部伝達関数は、それぞれの反射波の測定点位置への入射に、測定用音波の発生手段としての電気音響変換器を設置して測定するようにする。
【００４３】
そして、この実施形態では、以上のようにして測定した直接波および反射波についての頭部伝達関数を音声信号に畳み込むことにより、目的とする再生音響空間における仮想音像定位を得るようにするのであるが、反射波の頭部伝達関数は、目的とする再生音響空間に応じて選択した方向の反射波についてのみ、音声信号に畳み込むようにする。
【００４４】
また、この実施形態では、直接波および反射波についての頭部伝達関数は、測定用音源位置から測定点位置までの音波の経路長に応じた伝播遅延分は、除去して測定するようにし、音声信号に、それぞれの頭部伝達関数を畳み込み処理する際に、測定用音源位置（仮想音像定位位置）から測定点位置（再生用音響再生手段位置）までの音波の経路長に応じた伝播遅延分を考慮するようにする。
【００４５】
これにより、部屋の大きさなどに応じて任意に設定した仮想音像定位位置についての頭部伝達関数を、音声信号に畳み込むことが可能となる。
【００４６】
そして、反射音波の減衰率に関連する壁の材質などによる反射率あるいは吸音率などの特性は、当該壁からの直接波の利得として想定するようにする。すなわち、この実施形態では、例えば想定音源位置からの測定点位置への直接波による頭部伝達関数を、減衰無しで、音声信号に畳み込むと共に、壁からの反射音波成分については、その壁の反射位置方向に想定された音源からの直接波による頭部伝達関数を、壁の特性に応じた反射率あるいは吸音率に応じた減衰率で畳み込むようにする。
【００４７】
このように頭部伝達関数を畳み込んだ音声信号の再生音を聴取するようにすれば、壁の特性に応じた反射率あるいは吸音率により、どのような仮想音像定位の状態になるかを検証することができる。
【００４８】
また、直接波の頭部伝達関数と、選択した反射波についての頭部伝達関数とを、減衰率を考慮しつつ、音声信号に畳み込んで音響再生することで、様々な部屋環境、場所環境における仮想音像定位をシミュレーションすることもできる。これは、想定音源位置からの直接波と、反射波とを分離して、頭部伝達関数として測定することにより実現が可能となったものである。
【００４９】
［頭部伝達関数測定方法の実施形態］
前述したように、特定の音源からの、反射波成分を除く直接波のみについての頭部伝達関数は、例えば無響室で測定することで得ることができる。そこで、無響室において、希望する仮想音像定位位置からの直接波と、想定される複数の反射波について、頭部伝達関数を測定して、畳み込みに用いるようにする。
【００５０】
すなわち、無響室において、リスナの両耳近傍の測定点位置に、測定用音波を収音する音響電気変換手段としてのマイクロホンを設置すると共に、前記直接波および前記複数の反射波の方向の位置に測定用音波を発生する音源を設置して、頭部伝達関数の測定をするようにする。
【００５１】
ところで、無響室で頭部伝達関数を得たとしても、頭部伝達関数を測定する測定系のスピーカとマイクロホンの特性は排除することはできず、そのため、測定して得た頭部伝達関数は、測定に用いたスピーカやマイクロホンの特性の影響を受けてしまうという問題がある。
【００５２】
マイクロホンやスピーカの特性の影響を除去するためには、頭部伝達関数の測定に用いるマイクロホンおよびスピーカとして、周波数特性が平坦な、特性の良い高価なマイクロホンおよびスピーカを用いることが考えられる。しかしながら、高価なマイクロホンやスピーカであっても、理想的な平坦な周波数特性は得られず、これらマイクロホンやスピーカの特性の影響を完全に除去することができず、再生音声の音質の劣化を招いてしまうことがあった。
【００５３】
また、測定系のマイクロホンやスピーカの逆特性を用いて、頭部伝達関数を畳み込んだ後の音声信号に対して補正をすることで、マイクロホンやスピーカの特性の影響を除去するようにすることも考えられるが、その場合には、音声信号再生回路に、当該補正回路を設けなければならず、構成が複雑になると共に、測定系の影響を完全に除去する補正は困難であるという問題がある。
【００５４】
以上の問題点を考慮して、測定する部屋や場所の影響を取り除くために、この実施形態では、無響室において頭部伝達関数を測定すると共に、測定に用いるマイクロホンやスピーカの特性の影響を除去するために、以下に説明するような正規化処理を、測定して得た頭部伝達関数に施すようにする。最初に、この実施形態における頭部伝達関数測定方法の実施形態を、図を参照しながら説明する。
【００５５】
図１は、この発明の実施形態における頭部伝達関数測定方法に用いる正規化頭部伝達関数のデータを取得するための処理手順を実行するシステムの構成例を示すブロック図である。
【００５６】
頭部伝達関数測定手段１０では、直接波のみの頭部伝達特性を測定するために、この例では、無響室において頭部伝達関数の測定を行う。そして、頭部伝達関数測定手段１０においては、無響室において、前述した図３０のように、リスナ位置にダミーヘッドまたはリスナとしての人間そのものを配置すると共に、当該ダミーヘッドまたは人間の両耳の近傍であって、頭部伝達関数を畳み込んだ音声信号を音響再生する電気音響変換手段が配置される位置（測定点位置）に、測定用音波を収音する音響電気変換手段としてのマイクロホンを設置する。
【００５７】
頭部伝達関数を畳み込んだ音声信号を音響再生する電気音響変換手段が、例えば左右２チャンネルのヘッドホンである場合には、左チャンネルのヘッドホンドライバーの位置に左チャンネル用のマイクロホンが、右チャンネルのヘッドホンドライバーの位置に右チャンネル用のマイクロホンが、それぞれ設置される。
【００５８】
そして、リスナあるいは測定点位置であるマイクロホン位置を基点として、頭部伝達関数を測定しようとする方向に、測定用音波を発生する音源の例としてのスピーカを設置する。この状態で、このスピーカにより頭部伝達関数の測定用音波、この例ではインパルスを再生して、２個のマイクロホンで、そのインパルスレスポンスをピックアップする。なお、測定用音源としてのスピーカが設置される、頭部伝達関数を測定したい方向の位置を、以下の説明においては、想定音源位置と称することにする。
【００５９】
この頭部伝達関数測定手段１０において、２個のマイクロホンから得られるインパルスレスポンスは、頭部伝達関数を表わすものとなっている。
【００６０】
素の状態の伝達特性測定手段２０においては、頭部伝達関数測定手段１０と同一環境において、リスナ位置に前記ダミーヘッドまたは前記人間が存在しない、つまり、測定用音源位置と測定点位置との間に障害物が存在しない素の状態の伝達特性の測定を行う。
【００６１】
すなわち、素の状態の伝達特性測定手段２０においては、無響室において、頭部伝達関数測定手段１０では設置されていたダミーヘッドまたは人間を除去して、想定音源位置のスピーカとマイクロホンとの間に障害物がない素の状態にし、そして、想定音源位置のスピーカやマイクロホンの配置は、頭部伝達関数測定手段１０における状態と全く同じ状態として、その状態で、想定音源位置のスピーカにより測定用音波、この例ではインパルスを再生して、２個のマイクロホンで、そのインパルスレスポンスをピックアップする。
【００６２】
この素の状態の伝達特性測定手段２０で２個のマイクロホンから得られるインパルスレスポンスは、ダミーヘッドや人間などの障害物が存在しない素の状態における伝達特性を表わすものとなっている。
【００６３】
なお、頭部伝達関数測定手段１０および素の状態の伝達特性測定手段２０においては、直接波について、２個のマイクロホンのそれぞれから前述した左、右主成分の頭部伝達関数および素の状態の伝達特性と、左右のクロストーク成分の頭部伝達関数および素の状態の伝達特性とが得られる。そして、主成分と、左右のクロストーク成分のそれぞれについて、後述する正規化処理が同様になされるものである。以下の説明では、簡単のため、例えば主成分についてのみの正規化処理についての説明し、クロストーク成分についての正規化処理についての説明は省略する。なお、クロストーク成分についても、同様にして正規化処理が行われるのは言うまでもない。
【００６４】
頭部伝達関数測定手段１０および素の状態の伝達特性測定手段２０で取得したインパルスレスポンスは、この例では、サンプリング周波数が９６ｋＨｚで、８１９２サンプルのデジタルデータとして、出力される。
【００６５】
ここで、頭部伝達関数測定手段１０から得られる頭部伝達関数のデータは、Ｘ（ｍ）、ただし、ｍ＝０，１，２・・・，Ｍ−１（Ｍ=８１９２）と表わし、また、素の状態の伝達特性測定手段２０から得られる素の状態の伝達特性のデータは、Ｘｒｅｆ（ｍ）、ただし、ｍ＝０，１，２・・・，Ｍ−１（Ｍ=８１９２）と表わすこととする。
【００６６】
頭部伝達関数測定手段１０からの頭部伝達関数のデータＸ（ｍ）および素の状態の伝達特性測定手段２０からの素の状態の伝達特性のデータＸｒｅｆ（ｍ）は、それぞれ遅延除去頭詰め部３１および３２で、想定音源位置のスピーカからの音波の、インパルスレスポンス取得用のマイクロホンへの到達時間に相当する遅延時間分だけ、前記スピーカでインパルスが再生開始された時点からの頭の部分のデータが除去され、また、遅延除去頭詰め部３１および３２では、次段（次工程）での時間軸データから周波数軸データへの直交変換の処理が可能なように、データ数が、２のべき乗のデータ数に削減される。
【００６７】
次に、遅延頭詰め部３１および３２でデータ数が削減された頭部伝達関数のデータＸ（ｍ）および素の状態の伝達特性のデータＸｒｅｆ（ｍ）は、それぞれＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）部３３および３４に供給されて、時間軸データから周波数軸データに変換される。なお、この実施形態では、ＦＦＴ部３３および３４においては、位相を考慮した複素高速フーリエ変換（複素ＦＦＴ）処理を行うものである。
【００６８】
ＦＦＴ部３３での複素ＦＦＴ処理により、頭部伝達関数のデータＸ（ｍ）は、実部Ｒ（ｍ）および虚部ｊＩ（ｍ）からなるＦＦＴデータ、すなわち、Ｒ（ｍ）＋ｊＩ（ｍ）に変換される。
【００６９】
また、ＦＦＴ部３４での複素ＦＦＴ処理により、素の状態の伝達特性のデータＸｒｅｆ（ｍ）は、実部Ｒｒｅｆ（ｍ）および虚部ｊＩｒｅｆ（ｍ）からなるＦＦＴデータ、すなわち、Ｒｒｅｆ（ｍ）＋ｊＩｒｅｆ（ｍ）に変換される。
【００７０】
ＦＦＴ部３３および３４で得られるＦＦＴデータは、Ｘ−Ｙ座標データであるが、この実施形態では、このＦＦＴデータは、さらに、極座標変換部３５および３６において、極座標のデータに変換される。すなわち、頭部伝達関数のＦＦＴデータＲ（ｍ）＋ｊＩ（ｍ）は、極座標変換部３５により、大きさ成分である動径γ（ｍ）と、角度成分である偏角θ（ｍ）とに変換される。そして、この極座標データである動径γ（ｍ）と、偏角θ（ｍ）とが、正規化およびＸ−Ｙ座標変換部３７に送られる。
【００７１】
また、素の状態の伝達特性のＦＦＴデータＲｒｅｆ（ｍ）＋ｊＩｒｅｆ（ｍ）は、極座標変換部３５により、動径γｒｅｆ（ｍ）と、偏角θｒｅｆ（ｍ）とに変換される。そして、この極座標データである動径γｒｅｆ（ｍ）と、偏角θｒｅｆ（ｍ）とが、正規化およびＸ−Ｙ座標変換部３７に送られる。
【００７２】
正規化およびＸ−Ｙ座標変換部３７では、先ず、ダミーヘッドまたは人間を含んで測定された頭部伝達関数を、ダミーヘッドなどの障害物がない素の状態の伝達特性を用いて正規化する。ここで、正規化処理の具体的な演算は、次の通りである。
【００７３】
すなわち、正規化処理後の動径をγｎ（ｍ）、正規化処理後の偏角をθｎ（ｍ）とすると、
γｎ（ｍ）＝γ（ｍ）／γｒｅｆ（ｍ）
θｎ（ｍ）＝θ（ｍ）−θｒｅｆ（ｍ）
・・・（式１）
となる。
【００７４】
そして、正規化およびＸ−Ｙ座標変換部３７では、正規化処理後の極座標系のデータ、すなわち、動径γｎ（ｍ）および偏角θｎ（ｍ）を、Ｘ−Ｙ座標系の実部Ｒｎ（ｍ）および虚部ｊＩｎ（ｍ）（ｍ＝０，１・・・Ｍ／４−１）からなる周波数軸データの正規化頭部伝達関数データに変換する。
【００７５】
このＸ−Ｙ座標系の周波数軸データの正規化頭部伝達関数データは、逆ＦＦＴ部３８で、時間軸の正規化頭部伝達関数データであるインパルスレスポンスＸｎ（ｍ）に変換する。この逆ＦＦＴ部３８では、複素逆高速フーリエ変換（複素逆ＦＦＴ）処理を行う。
【００７６】
すなわち、
Ｘｎ（ｍ）＝ＩＦＦＴ（Ｒｎ（ｍ）＋ｊＩｎ（ｍ））
ただし、ｍ＝０，１，２・・・，Ｍ／２−１
なる演算が逆ＦＦＴ（ＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ））部３８で行われ、時間軸の正規化頭部伝達関数データであるインパルスレスポンスＸｎ（ｍ）が得られる。
【００７７】
この逆ＦＦＴ部３８からの正規化頭部伝達関数のデータＸｎ（ｍ）は、ＩＲ（インパルスレスポンス）簡略化部３９において、処理可能（後述する畳み込み可能）なインパルス特性のタップ長に簡略化する。この実施形態では、６００タップ（逆ＦＦＴ部３８からのデータの頭から６００個のデータ）に簡略化する。
【００７８】
このＩＲ簡略化部３９で簡略化された正規化頭部伝達関数のデータＸｎ（ｍ）（ｍ＝０，１・・・５９９）は、後述する畳み込み処理のために、正規化頭部伝達関数メモリ４０に書き込まれる。なお、この正規化頭部伝達関数メモリ４０に書き込まれる正規化頭部伝達関数は、各想定音源位置（仮想音像定位位置）毎のそれぞれにおいて、主成分の正規化頭部伝達関数と、クロストーク成分の正規化頭部伝達関数とを含むことは前述した通りである。
【００７９】
以上の説明は、リスナ位置に対して特定の１方向において、測定点位置であるマイクロホン位置から所定距離だけ離れた１箇所の想定音源位置に、測定用音波の例としてのインパルスを再生するスピーカを設置した場合において、当該スピーカ位置に対する正規化頭部伝達関数を取得する処理の説明である。
【００８０】
この実施形態では、測定用音波の例としてのインパルスを再生するスピーカの設置位置である想定音源位置を、測定点位置に対して異なる方向に種々変更して、以上と同様にして、各想定音源位置に対する正規化頭部伝達関数を取得するようにする。
【００８１】
すなわち、この実施形態では、仮想音像定位位置からの直接波のみではなく、反射波についての頭部伝達関数を取得するようにするため、反射波の測定点位置への入射方向を考慮して、複数個の位置に想定音源位置を設定して、その正規化頭部伝達関数を求めるようにする。
【００８２】
ここで、スピーカ設置位置である想定音源位置は、リスナの左右の壁からの反射波についての正規化頭部伝達関数を求めるために、水平面内において、測定点位置であるマイクロホン位置あるいはリスナを中心にした３６０度または１８０度の角範囲を、得ようとする反射波の方向についての必要な分解能を考慮して、例えば１０度角間隔毎に変化させて設定するようにする。
【００８３】
同様に、スピーカ設置位置である想定音源位置は、天井または床からの反射波についての正規化頭部伝達関数を求めるために、垂直面内において、測定点位置であるマイクロホン位置あるいはリスナを中心にした３６０度または１８０度の角範囲を、得ようとする反射波の方向についての必要な分解能を考慮して、例えば１０度角間隔毎に変化させて設定するようにする。
【００８４】
３６０度の角範囲を考慮する場合は、直接波としての仮想音像定位位置がリスナの後方にも存在する、例えば５，１チャンネル，６．１チャンネル，７．１チャンネルなどのマルチチャンネルサラウンド音声を再生する場合を想定した場合、また、リスナの後方の壁からの反射波を考慮する場合である。１８０度の角範囲を考慮する場合は、直接波としての仮想音像定位位置がリスナの前方にのみ存在し、また、リスナの後方の壁からの反射波を考慮しなくて良い状態を想定した場合である。
【００８５】
また、この実施形態では、リスナに実際に再生音を供給するヘッドホンのドライバーなどの音響再生ドライバーの位置に応じて、頭部伝達関数および素の状態の伝達特性の測定手段１０および２０におけるマイクロホンの設置位置を変えるようにする。
【００８６】
図２は、リスナに実際に再生音を供給する電気音響変換手段としての音響再生手段がインナーヘッドホンの場合における頭部伝達関数および素の状態の伝達特性の測定位置（想定音源位置）および測定点位置としてのマイクロホン設置位置を説明するための図である。
【００８７】
すなわち、図２（Ａ）は、リスナに再生音を供給する音響再生手段がインナーヘッドホンである場合における頭部伝達関数測定手段１０での測定状態を示すもので、リスナ位置にはダミーヘッドまたは人間ＯＢを配置する。そして、想定音源位置においてインパルスを再生するスピーカは、丸印Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、・・・で示すように、この例では、リスナ位置またはインナーヘッドホンの２個のドライバー位置の中心位置を中心にして、１０度角間隔毎の、頭部伝達関数を測定したい方向の所定位置に配置する。
【００８８】
また、このインナーヘッドホンの場合の例においては、２個のマイクロホンＭＬ，ＭＲは、図２（Ａ）に示すように、ダミーヘッドまたは人間の耳の耳殻内位置に設置するようにする。
【００８９】
図２（Ｂ）は、リスナに再生音を供給する音響再生手段がインナーヘッドホンである場合における素の状態の伝達特性測定手段２０での測定状態を示すもので、図２（Ａ）におけるダミーヘッドまたは人間ＯＢを除去した測定環境の状態を示している。
【００９０】
上述の正規化処理は、図２（Ａ）において、丸印Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、・・・で示す想定音源位置のそれぞれにおいて測定した頭部伝達関数を、図２（Ｂ）において、同じ想定音源位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、・・・のそれぞれにおいて測定した素の状態の伝達特性で、それぞれ正規化することによりなされる。つまり、例えば、想定音源位置Ｐ１で測定した頭部伝達関数は、同じ想定音源位置Ｐ１で測定した素の状態の伝達特性で正規化するようにする。
【００９１】
次に、図３は、リスナに実際に再生音を供給する音響再生手段がオーバーヘッドホンの場合における頭部伝達関数および素の状態の伝達特性を測定するときの想定音源位置およびマイクロホン設置位置を説明するためのものである。この図３の例のオーバーヘッドホンでは、左右の耳用としてそれぞれヘッドホンドライバーが１個ずつとされている。
【００９２】
すなわち、図３は、リスナに再生音を供給する音響再生手段がオーバーヘッドホンである場合における頭部伝達関数測定手段１０での測定状態を示すもので、リスナ位置にはダミーヘッドまたは人間ＯＢを配置する。そして、インパルスを再生するスピーカは、丸印Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、・・・で示すように、リスナ位置またはオーバーヘッドホンの２個のドライバー位置の中心位置を中心にして、例えば１０度角間隔毎の、頭部伝達関数を測定したい方向の想定音源位置に配置する。また、２個のマイクロホンＭＬ，ＭＲは、図３に示すように、ダミーヘッドまたは人間の耳の耳殻に対向した耳の近傍位置に設置するようにする。
【００９３】
この音響再生手段がオーバーヘッドホンの場合における素の状態の伝達特性の測定手段２０での測定状態は、図３におけるダミーヘッドまたは人間ＯＢを除去した測定環境となる。この場合にも、頭部伝達関数および素の状態での伝達特性の測定および前記正規化処理は、図２の場合と同様にしてなされるのは言うまでもない。
【００９４】
次に、図４は、例えばリスナが座る椅子のヘッドレスト部分に、リスナに再生音を供給する音響再生手段としての電気音響変換手段、例えばスピーカを配置する場合における頭部伝達関数および素の状態の伝達特性を測定するときの想定音源位置およびマイクロホン設置位置を説明する図である。
【００９５】
図４の例では、リスナの頭部後方の左右に２個のスピーカを配置して音響再生する場合における頭部伝達関数および素の状態の伝達特性を測定するようにする。
【００９６】
すなわち、図４は、リスナに再生音を供給する音響再生手段が、椅子のヘッドレスト部分の左右に設置された２個のスピーカである場合における頭部伝達関数測定手段１０での測定状態を示すものである。リスナ位置にはダミーヘッドまたは人間ＯＢを配置する。そして、インパルスを再生するスピーカは、丸印Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、・・・で示すように、リスナ位置または椅子のヘッドレスト部分に設置された２個スピーカ位置の中心位置を中心にして、例えば１０度角間隔毎の、頭部伝達関数を測定したい方向の想定音源位置に配置する。
【００９７】
また、２個のマイクロホンＭＬ，ＭＲは、図４に示すように、椅子のヘッドレストに取り付けられる２個のスピーカの設置位置に相当する、ダミーヘッドまたは人間の頭部後方にであってリスナの耳の近傍位置に設置するようにする。
【００９８】
この音響再生手段が、椅子のヘッドレストに取り付けられる電気音響変換ドライバーの場合における素の状態の伝達特性の測定手段２０での測定状態は、図４におけるダミーヘッドまたは人間ＯＢを除去した測定環境となる。この場合にも、頭部伝達関数および素の状態での伝達特性の測定および前記正規化処理は、図２の場合と同様にしてなされるのは言うまでもない。
【００９９】
次に、図５は、リスナに再生音を供給する音響再生手段がオーバーヘッドホンであって、７．１チャンネルマルチサラウンド用として、左右の耳のそれぞれに対して、７個ずつのヘッドホンドライバーユニットが配置されるオーバーヘッドホンである場合における頭部伝達関数および素の状態の伝達特性を測定するときの想定音源位置およびマイクロホン設置位置を説明する図である。
【０１００】
図５の例では、左右の耳用の７個ずつのヘッドホンドライバーに対応する位置に、７個ずつのマイクロホンＭＬ１，ＭＬ２，ＭＬ３，ＭＬ４，ＭＬ５，ＭＬ６，ＭＬ７およびＭＲ１，ＭＲ２，ＭＲ３，ＭＲ４，ＭＲ５，ＭＲ６，ＭＲ７が、それぞれ、リスナの左、右の耳に対向して配置される。
【０１０１】
そして、インパルスを再生するスピーカは、上述の場合と同様に、丸印Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、・・・で示すように、リスナ位置または７個のマイクロホン位置の中心位置を中心にして、例えば１０度角間隔毎の、頭部伝達関数を測定したい方向の想定音源位置に配置する。
【０１０２】
そして、各想定音源位置においてスピーカで再生された測定用音波としてのインパルスが、マイクロホンＭＬ１〜ＭＬ７およびＭＲ１〜ＭＲ７のそれぞれで収音される。そして、リスナ位置にダミーヘッドや人間が存在する状態では、マイクロホンＭＬ１〜ＭＬ７およびＭＲ１〜ＭＲ７のそれぞれの出力音声信号から、頭部伝達関数が得られる。また、リスナ位置にダミーヘッドや人間が存在しない素の状態では、マイクロホンＭＬ１〜ＭＬ７およびＭＲ１〜ＭＲ７のそれぞれの出力音声信号から、素の状態の伝達特性が得られる。そして、上述したようにして、頭部伝達関数と素の状態の伝達特性とから、正規化頭部伝達関数がそれぞれ求められ、正規化頭部伝達関数メモリ４０に記憶される。
【０１０３】
この図５の例の場合、マイクロホンＭＬ１〜ＭＬ７およびＭＲ１〜ＭＲ７のそれぞれの出力音声信号からは、各想定音源方向位置に仮想音像定位させるようにする際に、それぞれのマイクロホンが対応するヘッドホンドライバーユニットに供給する音声信号に畳み込むべき正規化頭部伝達関数が得られることになる。
【０１０４】
以上により、正規化頭部伝達関数メモリ４０に書き込まれた正規化頭部伝達関数としては、無響室において、図２〜図５に示したような、リスナ頭部の中心位置や、再生時にリスナに音声を供給する電気音響変換手段の中心位置を中心として、例えば１０度角間隔ずつ離れた仮想音源位置からのインパルスレスポンスを測定したので、それぞれの仮想音源位置からの反射波を除く直接波のみについての頭部伝達関数を得ることができる。
【０１０５】
そして、取得された正規化頭部伝達関数は、インパルスを発生したスピーカの特性や、インパルスをピックアップしたマイクロホンの特性が、正規化処理により、排除されたものとなる。
【０１０６】
さらに、取得された正規化頭部伝達関数は、この例では、遅延除去頭詰め部３１，３２において、インパルスを発生するスピーカ位置（想定音源位置）と、インパルスをピックアップするマイクロホン位置（想定ドライバー位置）との距離に対応する遅延が除去されたものであるので、インパルスを発生するスピーカ位置（想定音源位置）と、インパルスをピックアップするマイクロホン位置（想定ドライバー位置）との距離に無関係となる。つまり、取得された正規化頭部伝達関数は、インパルスをピックアップするマイクロホン位置（想定ドライバー位置）から見て、インパルスを発生するスピーカ位置（想定音源位置）の方向のみに応じた頭部伝達関数となる。
【０１０７】
したがって、直接波について、正規化頭部伝達関数を、音声信号に畳み込むときには、音声信号に対して、仮想音像定位位置と想定ドライバー位置との距離に応じた遅延を付与することにより、想定ドライバー位置に対する想定音源位置の方向の、前記遅延に応じた距離位置を、仮想音像定位位置として音響再生させることができる。また、想定音源位置方向からの反射波については、仮想音像定位させたい位置から壁などの反射部で反射され、前記想定音源位置方向から想定ドライバー位置に入射するまでの音波の経路長に応じた遅延を音声信号に施して、正規化頭部伝達関数を畳み込むようにすればよい。
【０１０８】
つまり、直接波および反射波について、正規化頭部伝達関数を音声信号に畳み込むときには、音声信号に対して、仮想音像定位させたい位置から、想定ドライバー位置に入射するまでの音波の経路長に応じた遅延を音声信号に施すようにするものである。
【０１０９】
なお、頭部伝達関数測定方法の実施形態を説明するための図１のブロック図における信号処理は、全てＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）で行うことができる。その場合において、頭部伝達関数測定手段１０および素の状態の伝達特性測定手段２０における頭部伝達関数のデータＸ（ｍ）および素の状態の伝達特性のデータＸｒｅｆ（ｍ）の取得部と、遅延除去頭詰め部３１，３２、ＦＦＴ部３３，３４、極座標変換部３５，３６、正規化およびＸ−Ｙ座標変換部３７、逆ＦＦＴ部３８およびＩＲ簡略部３９は、それぞれをＤＳＰで構成しても良いし、全体の信号処理を、まとめて１個あるいは複数個のＤＳＰで構成するようにしてもよい。
【０１１０】
なお、上述の図１の例では、頭部伝達関数の後述する畳み込みの処理量を削減するため、正規化頭部伝達関数や素の状態での伝達特性のデータについては、遅延除去頭詰め部３１，３２で、想定音源位置とマイクロホン位置との間の距離に対応する遅延時間分の先頭データを除去して、頭詰めするようにしており、このデータの除去処理を、例えばＤＳＰの内部メモリを用いて行うようにする。しかし、この遅延除去頭詰め処理は行わなくても良い場合は、ＤＳＰでは、元のデータを、そのまま、８１９２サンプルのデータで処理を行うようにする。
【０１１１】
また、ＩＲ簡略部３９は、頭部伝達関数を後述する畳み込みの処理する際における畳み込み処理量を削減するためのもので、これは、省略することもできる。
【０１１２】
さらに、上述の実施形態において、ＦＦＴ部３３，３４からのＸ−Ｙ座標系の周波数軸データを、極座標系の周波数データに変換したのは、Ｘ−Ｙ座標系の周波数データのままでは、正規化処理ができなかった場合があることを考慮したものであり、理想的な構成であれば、Ｘ−Ｙ座標系の周波数データのままでも正規化処理は可能である。
【０１１３】
なお、上述の例では、種々の仮想音像定位位置およびその反射波の想定ドライバー位置への入射方向を想定して、多数の想定音源位置についての正規化頭部伝達関数を求めるようにした。このように多数の想定音源位置についての正規化頭部伝達関数を求めたのは、後で、必要な想定音源位置の方向の頭部伝達関数を、その中から選択することができるようにするためである。しかし、予め、仮想音像定位位置が固定されており、かつ、反射波の入射方向も定まっている場合には、その固定された仮想音像定位位置や反射波の入射方向の想定音源位置のみに対する正規化頭部伝達関数を求めるようにしても勿論良い。
【０１１４】
なお、複数の想定音源位置からの直接波のみについての頭部伝達関数および素の状態の伝達特性を測定するために、上述の実施形態では、無響室において測定を行うようにしたが、無響室ではなく、反射波が含まれる部屋や場所であっても、当該反射波が直接波に対して大きく遅延している場合には、直接波成分のみを時間ウインドーを掛けて、抽出するようにすることもできる。
【０１１５】
また、想定音源位置でスピーカで発生する頭部伝達関数の測定用音波を、インパルスではなく、ＴＳＰ（Ｔｉｍｅ  Ｓｔｒｅｔｃｈｅｄ  Ｐｕｌｓｅ）信号とすることで、無響室ではなくても、反射波を除去して、直接波のみについての頭部伝達関数および素の状態の伝達特性を測定することができる。
【０１１６】
［正規化頭部伝達関数を用いることによる効果の検証］
実際に頭部伝達関数の測定に用いたスピーカおよびマイクロホンを含む測定系の特性を、図６に示す。すなわち、図６（Ａ）は、ダミーヘッドや人間などの障害物を入れない状態で、スピーカにより、０から２０ｋＨｚまでの周波数信号の音を、同じ一定レベルで再生し、マイクロホンでピックアップしたときの、当該マイクロホンからの出力信号の周波数特性である。
【０１１７】
ここで使用したスピーカは、業務用のかなり特性の良いとされるスピーカであるが、それでも、図６（Ａ）に示すような特性を有し、平坦な周波数特性とならない。また、実際にも、この図６（Ａ）の特性は一般的なスピーカの中ではかなりフラットな部類に属される優秀な特性とされている。
【０１１８】
従来は、このスピーカおよびマイクロホンの系の特性が、頭部伝達関数に付加された状態であり、それが除去されないので、頭部伝達関数を畳み込んで得られる音の特性や音質が、そのスピーカおよびマイクロホンの系の特性に左右されてしまうことになる。
【０１１９】
図６（Ｂ）は、同じ条件で、ダミーヘッドや人間などの障害物を入れた状態におけるマイクロホンからの出力信号の周波数特性である。１２００Ｈｚ付近や１０ｋＨｚ付近で大きなディップが生じ、かなり変動する周波数特性となることが分かる。
【０１２０】
図７（Ａ）は、図６（Ａ）の周波数特性と、図６（Ｂ）の周波数特性とを重ねて示した周波数特性図である。
【０１２１】
これに対して図７（Ｂ）は、上述したような実施形態により、正規化した頭部伝達関数の特性を示すものである。この図７（Ｂ）から、正規化した頭部伝達関数の特性においては、低域においても、ゲインは下がらない特性となっていることが分かる。
【０１２２】
上述したこの発明の実施形態においては、複素ＦＦＴ処理を行い、位相成分を考慮した正規化頭部伝達関数を用いるようにしているので、位相を考慮せずに、振幅成分のみを用いて正規化した頭部伝達関数を用いた場合に比べて、正規化頭部伝達関数の忠実度が高いという特徴がある。
【０１２３】
すなわち、位相を考慮せずに振幅のみを正規化する処理を行い、最終的に用いるインパルス特性を再度ＦＦＴして特性を取ったものを、図８に示す。この図８と、この実施形態の正規化頭部伝達関数の特性である図７（Ｂ）とを比較参照すると分かるように、頭部伝達関数Ｘ（ｍ）と、素の状態の伝達特性Ｘｒｅｆ（ｍ）との特性の差分が、この実施形態の複素ＦＦＴでは、図７（Ｂ）に示すように正しく得られるが、位相を考慮しない場合は、図８に示すように、本来のものからずれてしまう。
【０１２４】
また、上述の図１の処理手順においては、ＩＲ簡略化部３９により、正規化頭部伝達関数の簡略化を最後に行っているので、最初からデータ数を少なくして処理する場合に比べて、特性のずれが少ないという特徴がある。
【０１２５】
すなわち、頭部伝達関数測定手段１０および素の状態の伝達特性測定手段２０で得られたデータについて、最初に、データ数を少なくする簡略化を行った場合（最終的に必要なインパルス数以降を０として正規化を行う場合）には、正規化頭部伝達関数の特性は、図９に示すようなものとなり、特に、低域の特性にずれが出てきてしまう。これに対して、上述した実施形態の構成で得た正規化頭部伝達関数の特性は、図７（Ｂ）のようになり、低域においても特性のずれが少ない。
【０１２６】
［正規化頭部伝達関数畳み込み方法の実施形態］
図１０は、従来の測定方法により求められた頭部伝達関数の例としてのインパルスレスポンスを示すもので、直接波のみではなく、全ての反射波の成分を含んだ総合的なものとなっている。従来は、図１０に示すように、この直接波および反射波の全てを含む総合的なインパルスレスポンスの全体を、１つの畳み込みプロセス区間で、音声信号に畳み込むようにする。
【０１２７】
反射波として高次のものをも含み、また、仮想音像定位位置から測定点位置までの経路長が長い反射波を含むため、従来の畳み込みプロセス区間は、図１０に示すように、比較的長い区間となる。なお、畳み込みプロセス区間の先頭の区間ＤＬ０は、仮想音像定位位置からの直接波が測定点位置まで到達する時間に相当する遅延分を示している。
【０１２８】
図１０のような従来の頭部伝達関数畳み込み方法に対して、この実施形態では、上述のようにして求めた直接波の正規化頭部伝達関数と、選択された反射波の正規化頭部伝達関数とを、音声信号に畳み込むようにする。
【０１２９】
ここで、この実施形態では、仮想音像定位位置を定めたとき、測定点位置（音響再生ドライバー設置位置）との間における直接波の正規化頭部伝達関数は、必ず、音声信号に畳み込む。しかし、反射波の正規化頭部伝達関数については、想定した聴取環境や部屋構造などに応じて選択したもののみを音声信号に畳み込むようにする。
【０１３０】
例えば、前述した大平原のような聴取環境を想定した場合には、反射波としては、仮想音像定位位置から地面（床）での反射波のみを選択し、当該反射波が測定点位置に入射する方向について求められた正規化頭部伝達関数を音声信号に畳み込むようにする。また、例えば、通常の直方体形状の部屋の場合には、天井、床、リスナの左右の壁、リスナの前方および後方の壁の全てからの反射波を選択して、それらの反射波が測定点位置に入射する方向について求められた正規化頭部伝達関数を畳み込むようにする。
【０１３１】
また、後者の部屋のような場合、反射波としては、一次反射のみではなく、二次反射、三次反射などが生じるが、例えば一次反射のみを選択する。実験によれば、一次反射波のみについての正規化頭部伝達関数を畳み込んだ音声信号であっても、その音声信号を音響再生することにより、良好な仮想音像定位感が得られている。なお、２次以降の反射波についての正規化頭部伝達関数をさらに音声信号に畳み込むようにすれば、その音声信号を音響再生したときには、さらに良好な仮想音像定位感が得られる場合もある。
【０１３２】
直接波についての正規化頭部伝達関数は、基本的には、そのままの利得（ゲイン）で音声信号に畳み込むようにするが、反射波については、一次反射であるか、二次反射であるか、さらに高次の反射であるかに応じた利得で、正規化頭部伝達関数を音声信号に畳み込むようにする。これは、この実施形態で得られる正規化頭部伝達関数は、それぞれ所定の方向に設定した想定音源位置からの直接波について測定したものであり、当該所定の方向からの反射波についての正規化頭部伝達関数は、直接波に対して減衰したものとなるからである。なお、反射波についての正規化頭部伝達関数の直接波に対する減衰量は、高次になるほど大きくなる。
【０１３３】
また、前述もしたように、反射波の頭部伝達関数については、この実施形態では、さらに、想定する反射部位の表面形状、表面構造、材質などに応じた吸音率（音波の減衰率）を考慮した利得を設定することができるようにしている。
【０１３４】
以上のように、この実施形態では、頭部伝達関数を畳み込む反射波を選択し、また、それぞれの反射波の頭部伝達関数の利得を調整するようにするので、任意の想定した部屋環境や聴取環境に応じた頭部伝達関数の音声信号に対する畳み込みが可能となる。つまり、従来のように、良好な音場空間を提供する部屋やスペースにおいて、頭部伝達関数の測定を行うことなく、良好な音場空間を提供すると想定される部屋やスペースにおける頭部伝達関数を音声信号に畳み込むことが可能となる。
【０１３５】
［畳み込み方法の第１の例（複数処理）；図１１、図１２］
この実施形態では、直接波の正規化頭部伝達関数（直接波方向頭部伝達関数）と、それぞれの反射波の正規化頭部伝達関数（反射波方向頭部伝達関数）とは、上述したように、それぞれ独立に求められるので、第１の例では、直接波および選択したそれぞれの反射波の正規化頭部伝達関数は、音声信号に対して、独立に畳み込み処理するようにする。
【０１３６】
例えば、直接波（直接波の方向）のほかに、３個の反射波（反射波の方向）が選択されて、それぞれに対応する正規化頭部伝達関数（直接波方向頭部伝達関数および反射波方向頭部伝達関数）が畳み込まれる場合について説明する。
【０１３７】
直接波および反射波のそれぞれに対しては、仮想音像定位位置から測定点位置まで到達する経路長に応じた遅延時間が予め求められる。この遅延時間は、測定点位置（音響再生ドライバー位置）と仮想音像定位位置が定まり、反射部位が定まれば、計算により求められる。そして、反射波については、正規化頭部伝達関数に対する減衰量（ゲイン）も予め定められる。
【０１３８】
図１１に、直接波および３個の反射波についての遅延時間およびゲイン、さらに、畳み込み処理区間の例を示す。
【０１３９】
図１１の例においては、直接波の正規化頭部伝達関数（直接波方向頭部伝達関数）については、音声信号に対して、仮想音像定位位置から測定点位置まで到達する時間に相当する遅延ＤＬ０が考慮される。すなわち、直接波の正規化頭部伝達関数の畳み込み開始時点は、図１１の最下欄に示すように、前記遅延ＤＬ０だけ音声信号を遅延した時点ｔ０となる。
【０１４０】
そして、前述したようにして求められている当該直接波の方向についての正規化頭部伝達関数が、前記時点ｔ０から開始する、当該正規化頭部伝達関数のデータ長分（上述の例では、６００個のデータ分）の畳み込みプロセス区間ＣＰ０で、音声信号に対して畳み込み処理がなされる。
【０１４１】
次に、３個の反射波のうち、第１の反射波１の正規化頭部伝達関数（反射波方向頭部伝達関数）については、音声信号に対して、仮想音像定位位置から測定点位置まで到達する経路長に対応する遅延ＤＬ１が考慮される。すなわち、第１の反射波１の正規化頭部伝達関数の畳み込み開始時点は、図１１の最下欄に示す、前記遅延ＤＬ１だけ音声信号を遅延した時点ｔ１となる。
【０１４２】
そして、前述したようにして求められている第１の反射波１の方向についての正規化頭部伝達関数（反射波方向頭部伝達関数）が、前記時点ｔ１から開始する、当該正規化頭部伝達関数のデータ長（上述の例では、６００個のデータ分）の畳み込みプロセス区間ＣＰ１で、音声信号に対して畳み込み処理がなされる。この畳み込み処理に際して、前記正規化頭部伝達関数は、第１の反射波１が第何次の反射波であるかと、反射部位における吸音率（または反射率）とが考慮されたゲインＧ１（Ｇ１＜１）倍される。
【０１４３】
また、同様にして、第２の反射波２および第３の反射波３の正規化頭部伝達関数（反射波方向頭部伝達関数）については、音声信号に対して、仮想音像定位位置から測定点位置まで到達する経路長に対応する遅延ＤＬ２およびＤＬ３がそれぞれ考慮される。すなわち、図１１の最下欄に示すように、第２の反射波２の正規化頭部伝達関数の畳み込み開始時点は、前記遅延ＤＬ２だけ音声信号を遅延した時点ｔ２となり、第３の反射波３の正規化頭部伝達関数の畳み込み開始時点は、前記遅延ＤＬ３だけ音声信号を遅延した時点ｔ３となる。
【０１４４】
そして、前述したようにして求められている第２の反射波２の方向についての正規化頭部伝達関数（反射波方向頭部伝達関数）が、前記時点ｔ２から開始する、当該正規化頭部伝達関数のデータ長（上述の例では、６００個のデータ分）の畳み込みプロセス区間ＣＰ２で、また、第３の反射波３の方向についての正規化頭部伝達関数（反射波方向頭部伝達関数）が、前記時点ｔ３から開始する、当該正規化頭部伝達関数のデータ長（上述の例では、６００個のデータ分）の畳み込みプロセス区間ＣＰ３で、それぞれ音声信号に対して畳み込み処理がなされる。
【０１４５】
この畳み込み処理に際して、前記正規化頭部伝達関数は、第２の反射波２および第３の反射波３のそれぞれが第何次の反射波であるかと、反射部位における吸音率（または反射率）とが考慮されたゲインＧ２およびＧ３（Ｇ２＜１およびＧ３＜１）倍される。
【０１４６】
以上説明した図１１の例の畳み込み処理を実行する正規化頭部伝達関数畳み込み部のハードウエア構成例を、図１２に示す。
【０１４７】
この図１２の例は、直接波用の畳み込み処理部５１と、第１〜第３の反射波１，２，３用の畳み込み処理部５２，５３，５４と、加算部５５とからなる。これらの畳み込み処理部５１〜５４のそれぞれは、全く同一の構成を備え、この例においては、遅延部５１１，５２１，５３１，５４１と、頭部伝達関数畳み込み回路５１２，５２２，５３２，５４２と、正規化頭部伝達関数メモリ５１３，５２３，５３３，５４３と、ゲイン調整部５１４，５２４，５３４，５４４と、ゲインメモリ５１５，５２５，５３５，５４５とを備えて構成されている。
【０１４８】
この例においては、遅延部５１１，５２１，５３１，５４１のそれぞれには、頭部伝達関数を畳み込むべき入力音声信号Ｓｉが供給される。遅延部５１１，５２１，５３１，５４１のそれぞれは、直接波および第１〜第３の反射波の正規化頭部伝達関数の畳み込みの開始時点ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３まで、頭部伝達関数を畳み込むべき入力音声信号Ｓｉを遅延させるものである。したがって、この例では、図示のように、遅延部５１１，５２１，５３１，５４１のそれぞれの遅延量は、ＤＬ０，ＤＬ１，ＤＬ２，ＤＬ３とされる。
【０１４９】
頭部伝達関数畳み込み回路５１２，５２２，５３２，５４２のそれぞれは、正規化頭部伝達関数を音声信号に畳み込む処理を実行する部分で、この例では、６００タップのＩＩＲ（Ｉｎｆｉｎｉｔｅ  Ｉｎｐｕｌｓｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタあるいはＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｉｎｐｕｌｓｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタで構成される。
【０１５０】
正規化頭部伝達関数メモリ５１３，５２３，５３３，５４３は、頭部伝達関数畳み込み回路５１２，５２２，５３２，５４２のそれぞれで畳み込む正規化頭部伝達関数を記憶保持するものである。正規化頭部伝達関数メモリ５１３には、直接波の方向の正規化頭部伝達関数が、正規化頭部伝達関数メモリ５２３には、第１の反射波の方向の正規化頭部伝達関数が、正規化頭部伝達関数メモリ５３３には、第２の反射波の方向の正規化頭部伝達関数が、正規化頭部伝達関数メモリ５４３には、第３の反射波の方向の正規化頭部伝達関数が、それぞれ、記憶保持される。
【０１５１】
ここで、記憶保持される直接波の方向の正規化頭部伝達関数、第１の反射波の方向の正規化頭部伝達関数、第２の反射波の方向の正規化頭部伝達関数、および第３の反射波の方向の正規化頭部伝達関数は、例えば、前述の正規化頭部伝達関数メモリ４１から選択されて読み出されて、対応する正規化頭部伝達関数メモリ５１３，５２３，５３３，５４３のそれぞれに書き込まれる。
【０１５２】
ゲイン調整部５１４，５２４，５３４，５４４は、畳み込む正規化頭部伝達関数のゲインを調整するためのものである。このゲイン調整部５１４，５２４，５３４，５４４は、ゲインメモリ５１５，５２５，５３５，５４５に記憶されているゲイン値（＜１）を、正規化伝達関数メモリ５１３，５２３，５３３，５３４からの正規化頭部伝達関数に乗算し、その乗算結果を頭部伝達関数畳み込み回路５１２，５２２，５３２，５４２に供給する。
【０１５３】
この例では、ゲインメモリ５１５には、直接波についてのゲイン値Ｇ０（≦１）が記憶され、ゲインメモリ５２５には、第１の反射波についてのゲイン値Ｇ１（＜１）が記憶され、ゲインメモリ５３５には、第２の反射波についてのゲイン値Ｇ２（＜１）が記憶され、ゲインメモリ５４５には、第３の反射波についてのゲイン値Ｇ３（＜１）が記憶される。
【０１５４】
加算部５５は、直接波用の畳み込み処理部５１と、第１〜第３の反射波１，２，３用の畳み込み処理部５２，５３，５４からの、それぞれ正規化頭部伝達関数が畳み込まれた音声信号を加算して合成し、出力音声信号Ｓｏを出力する。
【０１５５】
以上のような構成において、頭部伝達関数を畳み込むべき入力音声信号Ｓｉが、遅延部５１１，５２１，５３１，５４１のそれぞれに供給されて、それぞれ、直接波および第１〜第３の反射波の正規化頭部伝達関数の畳み込みの開始時点ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３まで、遅延させられる。遅延部５１１，５２１，５３１，５４１のそれぞれで、正規化頭部伝達関数の畳み込みの開始時点ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３まで、遅延させられた入力音声信号Ｓｉは、頭部伝達関数畳み込み回路５１２，５２２，５３２，５４２に供給される。
【０１５６】
一方、正規化頭部伝達関数メモリ５１３，５２３，５３３，５４３のそれぞれからは、それぞれ畳み込みの開始時点ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３から、順次に、記憶保持されている正規化頭部伝達関数データが読み出される。正規化頭部伝達関数メモリ５１３，５２３，５３３，５４３のそれぞれからの正規化頭部伝達関数データの読み出しタイミング制御に関しては、ここでは省略する。
【０１５７】
読み出された正規化頭部伝達関数データは、ゲイン調整部５１４，５２４，５３４，５４４のそれぞれにおいて、ゲインメモリ５１５，５２５，５３５，５４５からのゲインＧ０，Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３倍されて、ゲイン調整された後、頭部伝達関数畳み込み回路５１２，５２２，５３２，５４２のそれぞれに供給される。
【０１５８】
頭部伝達関数畳み込み回路５１２，５２２，５３２，５４２のそれぞれでは、図１１に示した畳み込みプロセス区間ＣＰ０，ＣＰ１，ＣＰ２，ＣＰ３のそれぞれにおいて、ゲイン調整された正規化頭部伝達関数データを畳み込み処理する。
【０１５９】
そして、これら頭部伝達関数畳み込み回路５１２，５２２，５３２，５４２のそれぞれでの正規化頭部伝達関数データの畳み込み処理結果が加算部５５で加算され、その加算結果が、出力音声信号Ｓｏとして出力される。
【０１６０】
この第１の例の場合においては、直接波および複数の反射波についての正規化頭部伝達関数のそれぞれを、音声信号に独立に畳み込み処理することができるので、遅延部５１１，５２１，５３１，５４１における遅延量およびゲインメモリ５１５，５２５，５３５，５４５に記憶するゲインを調整することにより、さらに、正規化頭部伝達関数メモリ５１３，５２３，５３３，５４３に記憶して畳み込む正規化伝達関数を変えることにより、屋内や屋外などの聴取環境スペースの種類の違いや、部屋の形状、大きさ、反射部位の材質（吸音率や反射率）の違いなど、聴取環境の違いに応じた頭部伝達関数の畳み込みが容易にできる。
【０１６１】
遅延部５１１，５２１，５３１，５４１を、外部からのオペレータなどの操作入力に応じて遅延量を可変できる可変遅延手段で構成し、正規化頭部伝達関数メモリ５１３，５２３，５３３，５４３に対して、オペレータが正規化頭部伝達関数メモリ４０から選択した任意の正規化頭部伝達関数を書き込むようにする手段と、さらに、ゲインメモリ５１５，５２５，５３５，５４５に対して、オペレータが任意のゲインを入力して記憶することができる手段を設けた場合には、オペレータが任意に設定した聴取環境スペースや部屋環境などの聴取環境に応じた頭部伝達関数の畳み込みができる。
【０１６２】
例えば、部屋形状が全く同じ聴取環境において、壁の材質（吸音率や反射率）に応じてゲインを変更することが容易にでき、壁の材質を種々変更して状況における仮想音像定位状態をシミュレートすることができる。
【０１６３】
なお、図１１の例の構成において、直接波用の畳み込み処理部５１および第１〜第３の反射波１，２，３用の畳み込み処理部５２，５３，５４のそれぞれに正規化頭部伝達関数メモリ５１３，５２３，５３３，５４３を設ける代わりに、それらの畳み込み処理部５１〜５４に共通に正規化頭部伝達関数メモリ４０を設けると共に、畳み込み処理部５１〜５４のそれぞれに、正規化頭部伝達関数メモリ４０から、畳み込み処理部５１〜５４のそれぞれで必要とする正規化頭部伝達関数を選択的に読み出す手段を設けるように構成しても良い。
【０１６４】
なお、上述の第１の例は、直接波の他に、３個の反射波を選択して、それらの正規化頭部伝達関数を音声信号に畳み込むようにした場合についての説明であるが、選択される反射波の正規化頭部伝達関数が３個以上の場合には、図１２の構成において、反射波用の畳み込み処理部５２，５３，５４と同様の畳み込み処理部を、必要な数だけ設けることにより、全く同様にして、それらの正規化頭部伝達関数の畳み込みを行うことができる。
【０１６５】
なお、図１１の例では、遅延部５１１，５２１，５３１，５４１は、それぞれ入力音声信号Ｓｉを、畳み込み開始時点まで遅延するように構成したので、それぞれの遅延量は、ＤＬ０，ＤＬ１，ＤＬ２，ＤＬ３とされている。しかし、遅延部５１１の出力端を遅延部５２１の入力端に接続し、遅延部５２１の出力端を遅延部５３１の入力端に接続し、遅延部５３１の出力端を遅延部５４１の入力端に接続するように構成すれば、遅延部５２１，５３２，５４２での遅延量は、それぞれＤＬ１−ＤＬ０、ＤＬ２−ＤＬ１、ＤＬ３−ＤＬ２とすることできて、小さくすることができる。
【０１６６】
また、畳み込みプロセス区間ＣＰ０，ＣＰ１，ＣＰ２，ＣＰ３が互いに重ならない場合には、畳み込みプロセス区間ＣＰ０，ＣＰ１，ＣＰ２，ＣＰ３の時間長を考慮しながら、直列的に、遅延回路と畳み込み回路とを接続構成することもできる。その場合には、畳み込みプロセス区間ＣＰ０，ＣＰ１，ＣＰ２，ＣＰ３の時間長をＴＰ０，ＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３とすれば、遅延部５２１，５３２，５４２での遅延量は、それぞれＤＬ１−ＤＬ０−ＴＰ０、ＤＬ２−ＤＬ１−ＴＰ１、ＤＬ３−ＤＬ２−ＴＰ２とすることできて、さらに小さくすることができる。
【０１６７】
［畳み込み方法の第２の例（係数合成処理）；図１３、図１４］
この第２の例は、予め定まった聴取環境についての頭部伝達関数を畳み込み処理する場合に用いられる。すなわち、聴取環境スペースの種類や、部屋の形状、大きさ、反射部位の材質（吸音率や反射率）など、聴取環境が予め定まっている場合には、直接波および選択される反射波の正規化頭部伝達関数の畳み込みの開始時点は定まったものとなり、且つ、それぞれの正規化頭部伝達関数を畳み込む際の減衰量（ゲイン）も定まったものとなる。
【０１６８】
例えば前述した直接波および３個の反射波の頭部伝達関数を例に取ると、図１３に示すように、直接波および第１〜第３の反射波の正規化頭部伝達関数の畳み込みの開始時点は、それぞれ前述した開始時点ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３となり、音声信号に対する遅延量は、ＤＬ０，ＤＬ１，ＤＬ２，ＤＬ３となる。そして、直接波および第１〜第３の反射波の正規化頭部伝達関数の畳み込み時のゲインは、それぞれＧ０，Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３と定めることができる。
【０１６９】
そこで、第２の例においては、図１３に示すように、これらの正規化頭部伝達関数を時系列的に合成して合成正規化頭部伝達関数とし、畳み込みプロセス区間を、音声信号に対して、これらの複数個の正規化頭部伝達関数の畳み込みを完了するまでの期間とする。
【０１７０】
ここで、図１３に示すように、それぞれの正規化頭部伝達関数の実質的な畳み込み区間は、ＣＰ０，ＣＰ１，ＣＰ２，ＣＰ３であって、これらの畳み込み区間ＣＰ０，ＣＰ１，ＣＰ２，ＣＰ３以外の区間では、頭部伝達関数のデータは存在しないので、その区間では、データ０（ゼロ）を頭部伝達関数として用いるようにする。
【０１７１】
この第２の例の場合には、正規化頭部伝達関数畳み込み部のハードウエア構成例は、図１４に示すようなものとなる。
【０１７２】
すなわち、この第２の例においては、頭部伝達関数を畳み込むべき入力音声信号Ｓｉは、直接波の頭部伝達関数についての遅延部６１にて、直接波についての所定の遅延量ＤＬ０だけ遅延された後、頭部伝達関数畳み込み回路６２に供給される。
【０１７３】
この頭部伝達関数畳み込み回路６２には、合成正規化頭部伝達関数メモリ６３からの合成正規化頭部伝達関数が供給されて、音声信号に畳み込まれる。合成正規化頭部伝達関数メモリ６３に記憶される合成正規化頭部伝達関数は、前述の図１３を用いて説明した合成正規化頭部伝達関数である。
【０１７４】
この第２の例は、遅延量を変更したり、ゲインを変更したりする場合にも、合成正規化頭部伝達関数の全てを書き換える必要があるが、図１４に示すように、正規化頭部伝達関数を畳み込む回路のハードウエア構成を簡単にすることができるというメリットがある。
【０１７５】
［畳み込み方法の他の例］
上述した第１および第２の例では、いずれも、直接波および選択した反射波については、畳み込みプロセス区間ＣＰ０，ＣＰ１，ＣＰ２，ＣＰ３のそれぞれにおいて、予め測定しておいた対応する方向についての正規化頭部伝達関数を音声信号に畳み込むようにした。
【０１７６】
しかし、重要なのは、選択した反射波についての頭部伝達関数の畳み込み開始時点および畳み込みプロセス区間ＣＰ１，ＣＰ２，ＣＰ３であり、実際に畳み込む信号は、対応する頭部伝達関数ではなくても良い。
【０１７７】
すなわち、例えば、上述した第１および第２の例において、直接波の畳み込みプロセス区間ＣＰ０においては、直接波についての正規化頭部伝達関数（直接波方向頭部伝達関数）を畳み込むようにするが、反射波の畳み込みプロセス区間ＣＰ１，ＣＰ２，ＣＰ３においては、簡易的に、畳み込みプロセス区間ＣＰ０と同じ直接波方向頭部伝達関数を、必要なゲインＧ１，Ｇ２，Ｇ３倍することで減衰させたものを、それぞれ畳み込むようにしても良い。
【０１７８】
すなわち、第１の例の場合であれば、正規化頭部伝達関数メモリ５２３，５３３，５４３には、正規化頭部伝達関数メモリ５１３と同じ直接波についての正規化頭部伝達関数を記憶しておくようにする。あるいは、正規化頭部伝達関数メモリ５２３，５３３，５４３は省略して、正規化頭部伝達関数メモリ５１３のみを設け、当該正規化頭部伝達関数メモリ５１３からゲイン調整部５１４のみではなく、ゲイン調整部５２４，５３４，５４４にも、それぞれの畳み込みプロセス区間ＣＰ１，ＣＰ２，ＣＰ３で、直接波の正規化頭部伝達関数を読み出して供給するようにしても良い。
【０１７９】
さらには、同様に、上述した第１および第２の例において、直接波の畳み込みプロセス区間ＣＰ０においては、直接波についての正規化頭部伝達関数（直接波方向頭部伝達関数）を畳み込むようにするが、反射波の畳み込みプロセス区間ＣＰ１，ＣＰ２，ＣＰ３においては、簡易的に、畳み込み対象である音声信号を、それぞれ対応する遅延量ＤＬ１，ＤＬ２，ＤＬ３だけ遅延したものを、それぞれ畳み込むようにしても良い。すなわち、畳み込み対象の音声信号を前記遅延量ＤＬ１，ＤＬ２，ＤＬ３だけ保持する保持手段を設け、それら保持手段で保持した音声信号を反射波の畳み込みプロセス区間ＣＰ１，ＣＰ２，ＣＰ３で畳み込むようにする。
【０１８０】
［実施形態の頭部伝達関数畳み込み方法を用いた音響再生システムの例；図１６〜図１８］
次に、この発明による頭部伝達関数畳み込み方法の実施形態を、ヘッドホンを用いてマルチサラウンド音声信号を再生する場合に適用することにより、仮想音像定位を用いた再生を行うことができるようにした再生装置に適用した場合を例に説明する。
【０１８１】
以下に説明する例は、ＩＴＵ（国際電気通信連合）−Ｒによる７．１チャンネルマルチサラウンドの場合のスピーカ配置を想定して、オーバーヘッドホンにより、この７．１チャンネルマルチサラウンドのスピーカ配置位置に、各チャンネルの音声成分が仮想音像定位するように、頭部伝達関数を畳み込むようにする場合である。
【０１８２】
図１５に、ＩＴＵ−Ｒの７．１チャンネルマルチサラウンドのスピーカ配置例を示すもので、リスナ位置Ｐｎを中心とした円周上に、各チャンネルのスピーカが位置するように定められる。
【０１８３】
図１５において、リスナの正面位置であるＣは、センターチャンネルのスピーカ位置である。センターチャンネルのスピーカ位置Ｃを中心として、その両側において、互いに６０度の角範囲だけ離れた位置であるＬＦおよびＲＦは、それぞれ左前方チャンネルおよび右前方チャンネルのスピーカ位置を示している。
【０１８４】
そして、リスナの正面位置Ｃの左右６０度から１５０度の範囲において、左側および右側に２個ずつのスピーカ位置ＬＳ，ＬＢおよびＲＳ，ＲＢが設定される。これらスピーカ位置ＬＳ，ＬＢとＲＳ，ＲＢとは、リスナに対して左右対称の位置に設定されるものである。スピーカ位置ＬＳおよびＲＳは、左側方チャンネルおよび右側方チャンネルのスピーカ位置であり、スピーカ位置ＬＢおよびＲＢは、左後方チャンネルおよび右後方チャンネルのスピーカ位置である。
【０１８５】
この音響再生システムの例においては、オーバーヘッドホンとして、前述の図５で説明した、左右の耳用のそれぞれに対して、７個ずつのヘッドホンドライバーが配置されるものを使用する。
【０１８６】
したがって、この例においては、前述の図５に示したようにして、リスナに対して水平方向および垂直方向のそれぞれにおいて、例えば１０度角間隔毎などの所定の分解能で定めた多数の想定音源位置を定め、その多数の想定音源位置のそれぞれについて、７個ずつのヘッドホンドライバートのそれぞれについての正規化頭部伝達関数を求めるようにする。
【０１８７】
そして、７．１チャンネルのマルチサラウンド音声信号を、この例のオーバーヘッドホンで音響再生したとき、図１５の各スピーカ位置Ｃ，ＬＦ，ＲＦ，ＬＳ，ＲＳ，ＬＢ，ＲＢの方向を仮想音像定位方向として音響再生されるようにするように、後述するようにして、７．１チャンネルのマルチサラウンド音声信号の各チャンネルの音声信号に、選択された正規化頭部伝達関数を畳み込むようにする。
【０１８８】
図１６および図１７は、音響再生システムのハードウエア構成例を示すものである。図１６と図１７とに分けたのは、紙面の大きさの都合上、この例の音響再生システムを一つの紙面内に収めて示すことが困難であったためであり、図１６の続きが図１７となっている。
【０１８９】
なお、この図１６および図１７においては、図１５のスピーカ位置Ｃ，ＬＦ，ＲＦ，ＬＳ，ＲＳ，ＬＢ，ＲＢに供給すべき各チャンネルの音声信号は、同じ記号Ｃ，ＬＦ，ＲＦ，ＬＳ，ＲＳ，ＬＢ，ＲＢを用いて示している。ここで、図１６および図１７において、ＬＦＥ（Ｌｏｗ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｅｆｆｅｃｔ）チャンネルは、低域効果チャンネルであり、これは、通常、音像定位方向が定まらない音声であるので、この例では、頭部伝達関数の畳み込み対象とはしない音声チャンネルとしている。
【０１９０】
図１６に示すように、７．１チャンネルの信号、すなわち、ＬＦ，ＬＳ，ＲＦ，ＲＳ，ＬＢ，ＲＢ，ＣおよびＬＦＥの８チャンネルの音声信号は、それぞれ、レベル調整部７１ＬＦ，７１ＬＳ，７１ＲＦ，７１ＲＳ，７１ＬＢ，７１ＲＢ，７１Ｃおよび７１ＬＦＥ、また、アンプ７２ＬＦ，７２ＬＳ，７２ＲＦ，７２ＲＳ，７２ＬＢ，７２ＲＢ，７２Ｃおよび７２ＬＦＥを通じて、Ａ／Ｄコンバータ７３ＬＦ，７３ＬＳ，７３ＲＦ，７３ＲＳ，７３ＬＢ，７３ＲＢ，７３Ｃおよび７３ＬＦＥに供給されて、デジタル音声信号に変換される。
【０１９１】
図１７に示すように、この例においては、左耳用の７個のヘッドホンドライバー９０Ｌ１，９０Ｌ２，９０Ｌ３，９０Ｌ４，９０Ｌ５，９０Ｌ６，９０Ｌ７のそれぞれは、右前方チャンネルのクロストークチャンネルｘＲＦ用、左側方チャンネルＬＳ用、左前方チャンネルＬＦ用、左後方チャンネルＬＢ用、センターチャンネルＣ用、低域効果チャンネルＬＦＥ用、右側方チャンネルのクロストークチャンネルｘＲＳ用、のそれぞれとされる。
【０１９２】
また、右耳用の７個のヘッドホンドライバー９０Ｒ１，９０Ｒ２，９０Ｒ３，９０Ｒ４，９０Ｒ５，９０Ｒ６，９０Ｒ７のそれぞれは、左前方チャンネルのクロストークチャンネルｘＬＦ用、右側方チャンネルＲＳ用、右前方チャンネルＲＦ用、右後方チャンネルＲＢ用、センターチャンネルＣ用、低域効果チャンネルＬＦＥ用、左側方チャンネルのクロストークチャンネルｘＬＳ用、のそれぞれとされる。
【０１９３】
ここで、この例では、センターチャンネルＣ用の音声信号と、低域効果チャンネルＬＦＥ用の音声信号とは、左右のヘッドホンドライバー９０Ｌ５，９０Ｒ５と、ヘッドホンドライバー９０Ｌ６，９０Ｒ６とに、それぞれ共通に生成されて供給される構成とされている。以上のことから、図１６および図１７に示す音響再生システムにおいては、オーバーヘッドホンの左右の耳用の各ヘッドホンドライバーへ供給する音声信号として、１２チャンネル分が生成される。
【０１９４】
図１６に示すように、この例では、１２チャンネル分の頭部伝達関数畳み込み処理部７４ｘＲＦ、７４ＬＳ，７４ＬＦ，７４ＬＢ，７４ｘＲＳ，７４ＬＦＥ，７４Ｃ，７４ｘＬＳ，７４ＲＢ，７４ＲＦ，７４ＲＳ，７４ｘＬＦが設けられる。
【０１９５】
頭部伝達関数畳み込み処理部７４ｘＲＦは、右前方チャンネルのクロストークチャンネルｘＲＦ用、頭部伝達関数畳み込み処理部７４ＬＳは、左側方チャンネルＬＳ用、頭部伝達関数畳み込み処理部７４ＬＦは、左前方チャンネルＬＦ用、頭部伝達関数畳み込み処理部７４ＬＢは、左後方チャンネルＬＢ用、頭部伝達関数畳み込み処理部７４ｘＲＳは、右側方チャンネルのクロストークチャンネルｘＲＳ用、頭部伝達関数畳み込み処理部７４ＬＦＥは、低域効果チャンネルＬＦＥ用、頭部伝達関数畳み込み処理部７４Ｃは、センターチャンネルＣ用、頭部伝達関数畳み込み処理部７４ｘＬＳは、左側方チャンネルのクロストークチャンネルｘＬＳ用、頭部伝達関数畳み込み処理部７４ＲＢは、右後方チャンネルＲＢ用、頭部伝達関数畳み込み処理部７４ＲＦは、右前方チャンネルＲＦ用、頭部伝達関数畳み込み処理部７４ＲＳは、右側方チャンネルＲＳ用、頭部伝達関数畳み込み処理部７４ｘＬＦは、左側方チャンネルのクロストークチャンネルｘＬＦ用、である。
【０１９６】
この例においては、頭部伝達関数畳み込み処理部７４ｘＲＦ，７４ＬＳ，７４ＬＦ，７４ＬＢ，７４ｘＲＳ，７４ＬＦＥ，７４Ｃ，７４ｘＬＳ，７４ＲＢ，７４ＲＦ，７４ＲＳ，７４ｘＬＦのそれぞれは、同じハードウエア構成を有するもので、図１８に示すようなものとなる。
【０１９７】
この例の場合、図５に示したように、１つの想定音源位置方向からの測定用音波について、７個のヘッドホンドライバーに対応する７個のマイクロホンでそれぞれ頭部伝達関数を測定し、それぞれを前述したように正規化して７個の正規化頭部伝達関数を得ている。そして、取得した７個の正規化頭部伝達関数は、測定用マイクロホンのそれぞれに対応するヘッドホンドライバーに供給する７個の音声信号にそれぞれ畳み込むようにするものである。
【０１９８】
そのため、頭部伝達関数畳み込み処理部７４ｘＲＦ，７４ＬＳ，７４ＬＦ，７４ＬＢ，７４ｘＲＳ，７４ＬＦＥ，７４Ｃ，７４ｘＬＳ，７４ＲＢ，７４ＲＦ，７４ＲＳ，７４ｘＬＦのそれぞれは、図１８に示すように、ＬＦＥチャンネルを除く７チャンネルの音声信号についての７個の正規化頭部伝達関数畳み込み部１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６，１０７と、それらの７個の正規化頭部伝達関数畳み込み部１０１〜１０７の出力を加算する加算部１０８とで構成される。
【０１９９】
７個の正規化頭部伝達関数畳み込み部１０１〜１０７のそれぞれは、その入力音声信号に対する必要な正規化頭部伝達関数の畳み込み処理を実行する。この７個の正規化頭部伝達関数畳み込み部１０１〜１０７のそれぞれのハードウエア構成としては、前述した図１２の第１の例のハードウエア構成を採用することもできるし、図１４の第２の例のハードウエア構成を採用するようにすることできる。
【０２００】
頭部伝達関数畳み込み処理部７４ｘＲＦ，７４ＬＳ，７４ＬＦ，７４ＬＢ，７４ｘＲＳ，７４ＬＦＥ，７４Ｃ，７４ｘＬＳ，７４ＲＢ，７４ＲＦ，７４ＲＳ，７４ｘＬＦのそれぞれにおいては、７．１チャンネルのマルチサラウンドの再生音場として仮想音像定位させるようにするために畳み込むべき正規化頭部伝達関数として選択されたもの（直接波および反射波についての正規化頭部伝達関数）がそれぞれ畳み込み処理される。
【０２０１】
なお、この例において、頭部伝達関数畳み込み処理部７４ＬＦＥでは、頭部伝達関数の畳み込み処理は行わず、低域効果チャンネルＬＦＥの音声信号が入力され、そのまま出力されるようにされている。
【０２０２】
これら頭部伝達関数畳み込み処理部７４ｘＲＦ，７４ＬＳ，７４ＬＦ，７４ＬＢ，７４ｘＲＳ，７４ＬＦＥ，７４Ｃ，７４ｘＬＳ，７４ＲＢ，７４ＲＦ，７４ＲＳ，７４ｘＬＦのそれぞれの出力音声信号は、レベル調整部７５ｘＲＦ，７５ＬＳ，７５ＬＦ，７５ＬＢ，７５ｘＲＳ，７５ＬＦＥ，７５Ｃ，７５ｘＬＳ，７５ＲＢ，７５ＲＦ，７５ＲＳ，７５ｘＬＦのそれぞれを通じて、図１７に示すように、Ｄ／Ａコンバータ７６ｘＲＦ，７６ＬＳ，７６ＬＦ，７６ＬＢ，７６ｘＲＳ，７６ＬＦＥ，７６Ｃ，７６ｘＬＳ，７６ＲＢ，７６ＲＦ，７６ＲＳ，７６ｘＬＦのそれぞれに供給されて、アナログ音声信号に変換される。
【０２０３】
Ｄ／Ａコンバータ７６ｘＲＦ，７６ＬＳ，７６ＬＦ，７６ＬＢ，７６ｘＲＳ，７６ＬＦＥ，７６Ｃ，７６ｘＬＳ，７６ＲＢ，７６ＲＦ，７６ＲＳ，７６ｘＬＦのそれぞれからのアナログ音声信号は、電流電圧変換部７７ｘＲＦ，７７ＬＳ，７７ＬＦ，７７ＬＢ，７７ｘＲＳ，７７ＬＦＥ，７７Ｃ，７７ｘＬＳ，７７ＲＢ，７７ＲＦ，７７ＲＳ，７７ｘＬＦのそれぞれに供給されて、電流信号から電圧信号に変換される。
【０２０４】
そして、電流電圧変換部７７ｘＲＦ，７７ＬＳ，７７ＬＦ，７７ＬＢ，７７ｘＲＳ，７７ＬＦＥ，７７Ｃ，７７ｘＬＳ，７７ＲＢ，７７ＲＦ，７７ＲＳ，７７ｘＬＦのそれぞれからの電圧信号とされた音声信号は、レベル調整部７８ｘＲＦ，７８ＬＳ，７８ＬＦ，７８ＬＢ，７８ｘＲＳ，７８ＬＦＥ，７８Ｃ，７８ｘＬＳ，７８ＲＢ，７８ＲＦ，７８ＲＳ，７８ｘＬＦのそれぞれで、レベル調整された後、利得調整部７９ｘＲＦ，７９ＬＳ，７９ＬＦ，７９ＬＢ，７９ｘＲＳ，７９ＬＦＥ，７９Ｃ，７９ｘＬＳ，７９ＲＢ，７９ＲＦ，７９ＲＳ，７９ｘＬＦのそれぞれに供給されて利得調整される。
【０２０５】
そして、利得調整部７９ｘＲＦ，７９ＬＳ，７９ＬＦ，７９ＬＢ，７９ｘＲＳの出力音声信号は、アンプ８０Ｌ１，８０Ｌ２，８０Ｌ３，８０Ｌ４，８０Ｌ７をそれぞれ通じて左耳用のヘッドホンドライバー９０Ｌ１，９０Ｌ２，９０Ｌ３，９０Ｌ４，９０Ｌ７に供給される。
【０２０６】
また、利得調整部７９ｘＬＳ，７９ＲＢ，７９ＲＦ，７９ＲＳ，７９ｘＬＦの出力音声信号は、アンプ８０Ｒ７，８０Ｒ４，８０Ｒ３，８０Ｒ２，８０Ｒ１をそれぞれ通じて右耳用のヘッドホンドライバー９０Ｒ７，９０Ｒ４，９０Ｒ３，９０Ｒ２，９０Ｒ１に供給される。
【０２０７】
また、利得調整部７９Ｃの出力音声信号は、アンプ８０Ｌ５を通じてヘッドホンドライバー９０Ｌ５に供給されると共に、アンプ８０Ｒ５を通じてヘッドホンドライバー９０Ｒ５に供給される。さらに、利得調整部７９ＬＦＥの出力音声信号は、アンプ８０Ｌ６を通じてヘッドホンドライバー９０Ｌ６に供給されると共に、アンプ８０Ｒ６を通じてヘッドホンドライバー９０Ｒ６に供給される。
【０２０８】
［実施形態の音響再生システムにおける正規化頭部伝達関数の畳み込み開始タイミングの例（図１９〜図２７）］
次に、図１６の頭部伝達関数畳み込み処理部７４ｘＲＦ，７４ＬＳ，７４ＬＦ，７４ＬＢ，７４ｘＲＳ，７４ＬＦＥ，７４Ｃ，７４ｘＬＳ，７４ＲＢ，７４ＲＦ，７４ＲＳ，７４ｘＬＦで畳み込まれる正規化頭部伝達関数およびその畳み込み開始タイミングについて説明する。
【０２０９】
例えば、縦×横＝４５５０ｍｍ×３６２０ｍｍの直方体形状の１０畳の部屋を想定し、且つ、左前方スピーカ位置ＬＦと、右前方スピーカ位置ＲＦとの距離を１６００ｍｍとして、ＩＴＵ−Ｒの７．１チャンネルマルチサラウンドの再生音響空間を想定したときの頭部伝達関数の畳み込みについて説明する。なお、ここでは、説明の簡単のため、反射波については、天井反射と床反射は省略して、壁反射のみについて説明するものとする。
【０２１０】
この実施形態では、直接波についての正規化頭部伝達関数、そのクロストーク成分についての正規化頭部伝達関数、１次反射波についての正規化頭部伝達関数、およびそのクロストーク成分についての正規化頭部伝達関数を畳み込むようにする。
【０２１１】
先ず、右前方スピーカ位置ＲＦを仮想音像定位位置とするために、畳み込むべき正規化頭部伝達関数について音波の方向は、図１９に示すようなものとすることができる。
【０２１２】
すなわち、図１９において、ＲＦｄは、位置ＲＦからの直接波を示しており、また、ｘＲＦｄはその左チャンネルへのクロストークを示している。なお、記号ｘは、クロストークであることを示している。以下同様である。
【０２１３】
また、ＲＦｓＲは、位置ＲＦから右側壁に一次反射した反射波を示しており、ｘＲＦｓＲは、その左チャンネルへのクロストークを示している。また、ＲＦｆＲは、位置ＲＦから前方壁に一次反射した反射波を示しており、ｘＲＦｆＲは、その左チャンネルへのクロストークを示している。また、ＲＦｓＬは、位置ＲＦから左側壁に一次反射した反射波を示しており、ｘＲＦｓＬは、その左チャンネルへのクロストークを示している。さらに、ＲＦｂＲは、位置ＲＦから後方壁に一次反射した反射波を示しており、ｘＲＦｂＲは、その左チャンネルへのクロストークを示している。
【０２１４】
直接波およびそのクロストーク、また、反射波およびそのクロストークのそれぞれについて、畳み込むべき正規化頭部伝達関数は、それらの音波がリスナ位置Ｐｎに最後に入射する方向について測定した正規化頭部伝達関数とされる。すなわち、１つの方向の音波に対して、７個のヘッドホンドライバーのそれぞれに対応して測定される７個の正規化頭部伝達関数である。そして、それら７個の正規化頭部伝達関数は、それぞれ対応するヘッドホンドライバーに供給されるべきチャンネルの音声信号に畳み込まれるものである。
【０２１５】
そして、直接波ＲＦｄおよびそのクロストークｘＲＦｄ、反射波ＲＦｓＲ、ＲＦｆＲ、ＲＦｓＬ、ＲＦｂＲおよびそれらのクロストークｘＲＦｓＲ、ｘＲＦｆＲ、ｘＲＦｓＬ、ｘＲＦｂＲの正規化頭部伝達関数を、右前方チャンネルＲＦの音声信号に畳み込み開始すべき時点は、それら音波の経路長から計算されて、図２０に示すようなものとなる。
【０２１６】
そして、畳み込む正規化頭部伝達関数のゲインは、直接波については、減衰量０とされる。また、反射波については、想定される吸音率に応じた減衰量とされる。
【０２１７】
なお、図２０は、直接波ＲＦｄおよびそのクロストークｘＲＦｄ、反射波ＲＦｓＲ、ＲＦｆＲ、ＲＦｓＬ、ＲＦｂＲおよびそれらのクロストークｘＲＦｓＲ、ｘＲＦｆＲ、ｘＲＦｓＬ、ｘＲＦｂＲの正規化頭部伝達関数を、音声信号に畳み込み開始すべき時点を示しているだけで、１つのチャンネル用のヘッドホンドライバーに供給する音声信号に畳み込む正規化頭部伝達関数の畳み込み開始点を示しているわけではない。
【０２１８】
すなわち、直接波ＲＦｄおよびそのクロストークｘＲＦｄ、反射波ＲＦｓＲ、ＲＦｆＲ、ＲＦｓＬ、ＲＦｂＲおよびそれらのクロストークｘＲＦｓＲ、ｘＲＦｆＲ、ｘＲＦｓＬ、ｘＲＦｂＲの正規化頭部伝達関数のそれぞれは、前記頭部伝達関数畳み込み処理部７４ｘＲＦ，７４ＬＳ，７４ＬＦ，７４ＬＢ，７４ｘＲＳ，７４ＬＦＥ，７４Ｃ，７４ｘＬＳ，７４ＲＢ，７４ＲＦ，７４ＲＳ，７４ｘＬＦのうちから予め選定されたチャンネル用の頭部伝達関数畳み込み処理部において畳み込まれる。
【０２１９】
このことは、右前方スピーカ位置ＲＦを仮想音像定位位置とするために畳み込むべき正規化頭部伝達関数のみではなく、他のチャンネルのスピーカ位置を仮想音像定位位置とするために畳み込むべき正規化頭部伝達関数と、畳み込み対象の音声信号との関係においても同様である。
【０２２０】
次に、左前方スピーカ位置ＬＦを仮想音像定位位置とするために、畳み込むべき正規化頭部伝達関数について音波の方向は、図１９に示したものを、左右対称に、左側に移したようなものとすることができ、図示は省略するが、直接波ＬＦｄ、そのクロストークｘＬＦｄ、また、左側壁からの反射波ＬＦｓＬ、そのクロストークｘＬＦｓＬ、前方壁からの反射波ＬＦｆＬ、そのクロストークｘＬＦｆＬ、右側壁からの反射波ＬＦｓＲ、そのクロストークｘＬＦｓＲ、後方壁からの反射波ＬＦｂＬ、そのクロストークｘＬＦｂＬとなる。そして、それらのリスナ位置Ｐｎへの入射方向により、畳み込むべき正規化頭部伝達関数が定まり、その畳み込み開始タイミング時点は、図２０に示したものと同様となる。
【０２２１】
また、同様にして、センタースピーカ位置Ｃを仮想音像定位位置とするために、畳み込むべき正規化頭部伝達関数について音波の方向は、図２１に示すようなものとすることができる。
【０２２２】
すなわち、直接波Ｃｄ、右側壁からの反射波ＣｓＲ、そのクロストークｘＣｓＲ、後方壁からの反射波ＣｂＲとなる。図２１には、右側の反射波のみについて示したが、左側についても同様に設定することができ、左側壁からの反射波ＣｓＬ、そのクロストークｘＣｓＬ、後方壁からの反射波ＣｂＬとなる。
【０２２３】
そして、それらの直接波および反射波、そのクロストークの、リスナ位置Ｐｎへの入射方向により、畳み込むべき正規化頭部伝達関数が定まり、その畳み込み開始タイミング時点は、図２２に示すようなものとなる。
【０２２４】
次に、右側方スピーカ位置ＲＳを仮想音像定位位置とするために、畳み込むべき正規化頭部伝達関数について音波の方向は、図２３に示すようなものとすることができる。
【０２２５】
すなわち、直接波ＲＳｄ、そのクロストークｘＲＳｄ、また、右側壁からの反射波ＲＳｓＲ、そのクロストークｘＲＳｓＲ、前方壁からの反射波ＲＳｆＲ、そのクロストークｘＲＳｆＲ、左側壁からの反射波ＲＳｓＬ、そのクロストークｘＲＳｓＬ、後方壁からの反射波ＲＳｂＲ、そのクロストークｘＲＳｂＲとなる。そして、それらのリスナ位置Ｐｎへの入射方向により、畳み込むべき正規化頭部伝達関数が定まり、その畳み込み開始タイミング時点は、図２４に示すようなものとなる。
【０２２６】
左側方スピーカ位置ＬＳを仮想音像定位位置とするために、畳み込むべき正規化頭部伝達関数について音波の方向は、図２３に示したものを、左右対称に、左側に移したようなものとすることができ、図示は省略するが、直接波ＬＳｄ、そのクロストークｘＬＳｄ、また、左側壁からの反射波ＬＳｓＬ、そのクロストークｘＬＳｓＬ、前方壁からの反射波ＬＳｆＬ、そのクロストークｘＬＳｆＬ、右側壁からの反射波ＬＳｓＲ、そのクロストークｘＬＳｓＲ、後方壁からの反射波ＬＳｂＬ、そのクロストークｘＬＳｂＬとなる。そして、それらのリスナ位置Ｐｎへの入射方向により、畳み込むべき正規化頭部伝達関数が定まり、その畳み込み開始タイミング時点は、図２４に示したものと同様となる。
【０２２７】
また、右後方スピーカ位置ＲＢを仮想音像定位位置とするために、畳み込むべき正規化頭部伝達関数について音波の方向は、図２５に示すようなものとすることができる。
【０２２８】
すなわち、直接波ＲＢｄ、そのクロストークｘＲＢｄ、また、右側壁からの反射波ＲＢｓＲ、そのクロストークｘＲＢｓＲ、前方壁からの反射波ＲＢｆＲ、そのクロストークｘＲＢｆＲ、左側壁からの反射波ＲＢｓＬ、そのクロストークｘＲＢｓＬ、後方壁からの反射波ＲＢｂＲ、そのクロストークｘＲＢｂＲとなる。そして、それらのリスナ位置Ｐｎへの入射方向により、畳み込むべき正規化頭部伝達関数が定まり、その畳み込み開始タイミング時点は、図２６に示すようなものとなる。
【０２２９】
左後方スピーカ位置ＬＢを仮想音像定位位置とするために、畳み込むべき正規化頭部伝達関数について音波の方向は、図２５に示したものを、左右対称に、左側に移したようなものとすることができ、図示は省略するが、直接波ＬＢｄ、そのクロストークｘＬＢｄ、また、左側壁からの反射波ＬＢｓＬ、そのクロストークｘＬＢｓＬ、前方壁からの反射波ＬＢｆＬ、そのクロストークｘＬＢｆＬ、右側壁からの反射波ＬＢｓＲ、そのクロストークｘＬＢｓＲ、後方壁からの反射波ＬＢｂＬ、そのクロストークｘＬＢｂＬとなる。そして、それらのリスナ位置Ｐｎへの入射方向により、畳み込むべき正規化頭部伝達関数が定まり、その畳み込み開始タイミング時点は、図２６に示したものと同様となる。
【０２３０】
以上は、正規化頭部伝達関数を畳み込むべき直接波および反射波の方向およびその畳み込み開始タイミングを説明したものであるが、これらの正規化頭部伝達関数の畳み込み処理を、頭部伝達関数畳み込み処理部７４ｘＲＦ，７４ＬＳ，７４ＬＦ，７４ＬＢ，７４ｘＲＳ，７４ＬＦＥ，７４Ｃ，７４ｘＬＳ，７４ＲＢ，７４ＲＦ，７４ＲＳ，７４ｘＬＦのいずれのチャンネルにおいて実行するかの一例を、図２７に示す。
【０２３１】
図２７（Ａ）は、この例において、右前方チャンネルのクロストークチャンネルｘＲＦ用である頭部伝達関数畳み込み処理部７４ｘＲＦにおいて畳み込まれる直接波および反射波、また、それらのクロストークについての正規化頭部伝達関数の畳み込み開始タイミングを示している。
【０２３２】
左前方チャンネルのクロストークチャンネルｘＬＦ用である頭部伝達関数畳み込み処理部７４ｘＬＦにおいて畳み込まれる直接波および反射波、また、それらのクロストークについての正規化頭部伝達関数については、図示は省略するが、図２７（Ａ）に示した直接波および反射波、また、それらのクロストークとは、左右を逆にしたものについての正規化頭部伝達関数が、図２７（Ａ）に示した畳み込み開始タイミングと同様の開始タイミングから畳み込まれるものである。
【０２３３】
図２７（Ｂ）は、センターチャンネルＣ用である頭部伝達関数畳み込み処理部７４Ｃにおいて畳み込まれる直接波Ｃｄについての正規化頭部伝達関数の畳み込み開始タイミングを示している。つまり、この例では、頭部伝達関数畳み込み処理部７４Ｃにおいては、センターチャンネルの直接波についての正規化頭部伝達関数のみが畳み込まれる。
【０２３４】
図２７（Ｃ）は、左前方チャンネルＬＦ用である頭部伝達関数畳み込み処理部７４ＬＦにおいて畳み込まれる直接波ＬＦｄについての正規化頭部伝達関数の畳み込み開始タイミングを示している。つまり、この例では、頭部伝達関数畳み込み処理部７４ＬＦにおいては、左前方チャンネルについての直接波Ｃｄについての正規化頭部伝達関数のみが畳み込まれる。
【０２３５】
図示は省略するが、右前方チャンネルＲＦ用である頭部伝達関数畳み込み処理部７４ＲＦにおいても、右前方チャンネルについての直接波ＲＦｄについての正規化頭部伝達関数のみが畳み込まれる。
【０２３６】
図２７（Ｄ）は、左後方チャンネルＬＢ用である頭部伝達関数畳み込み処理部７４ＬＢにおいて畳み込まれる直接波および反射波についての正規化頭部伝達関数の畳み込み開始タイミングを示している。
【０２３７】
図示は省略するが、右後方チャンネルＲＢ用である頭部伝達関数畳み込み処理部７４ＲＢにおいては、図２７（Ｄ）に示した直接波および反射波とは、左右を逆にした直接波および反射波についての正規化頭部伝達関数が、図２７（Ｄ）に示した畳み込み開始タイミングと同様の開始タイミングから畳み込まれるものである。
【０２３８】
図２７（Ｅ）は、左側方チャンネルＬＳ用である頭部伝達関数畳み込み処理部７４ＬＳにおいて畳み込まれる直接波ＬＳｄについての正規化頭部伝達関数の畳み込み開始タイミングを示している。つまり、この例では、頭部伝達関数畳み込み処理部７４ＬＳにおいては、左側方チャンネルについての直接波ＬＳｄについての正規化頭部伝達関数のみが畳み込まれる。
【０２３９】
図示は省略するが、右側方チャンネルＲＳ用である頭部伝達関数畳み込み処理部７４ＲＳにおいても、右側方チャンネルについての直接波ＲＳｄについての正規化頭部伝達関数のみが畳み込まれる。
【０２４０】
図２７（Ｆ）は、右側方チャンネルのクロストークチャンネルｘＲＳ用である頭部伝達関数畳み込み処理部７４ｘＲＳにおいて畳み込まれる直接波および反射波、また、それらのクロストークについての正規化頭部伝達関数の畳み込み開始タイミングを示している。
【０２４１】
左側方チャンネルのクロストークチャンネルｘＬＳ用である頭部伝達関数畳み込み処理部７４ｘＬＳにおいて畳み込まれる直接波および反射波、また、それらのクロストークについての正規化頭部伝達関数については、図示は省略するが、図２７（Ｆ）に示した直接波および反射波、また、それらのクロストークとは、左右を逆にしたものについての正規化頭部伝達関数が、図２７（Ａ）に示した畳み込み開始タイミングと同様の開始タイミングから畳み込まれるものである。
【０２４２】
なお、前述したように、以上の説明においては、直接波および反射波の正規化頭部伝達関数の畳み込みについての説明は、壁反射のみについて行ったが、天井反射および床反射についても全く同様にして、考慮することができる。
【０２４３】
すなわち、図２８は、例えば右前方スピーカＲＦを仮想音像定位位置とするために頭部伝達関数を畳み込むときに、考慮する天井反射および床反射を示すものである。すなわち、天井に反射して右耳位置に入射する反射波ＲＦｃＲと、同じく天井に反射して左耳位置に入射する反射波ＲＦｃＬと、床に反射して右耳位置に入射する反射波ＲＦｇＲと、同じく床に反射して左耳位置に入射する反射波ＲＦｇＬとを、考えることができる。また、これらの反射波については、図示は省略したが、クロストークを考慮することもできる。
【０２４４】
これらの反射波およびクロストークについても、畳み込むべき正規化頭部伝達関数は、それらの音波がリスナ位置Ｐｎに最後に入射する方向について測定した正規化頭部伝達関数とされる。そして、それぞれの反射波についての経路長を計算して、それぞれの正規化頭部伝達関数の畳み込み開始タイミングを定める。
【０２４５】
そして、畳み込む正規化頭部伝達関数のゲインは、天井および床の材質や表面形状などから想定される吸音率に応じた減衰量とされる。
【０２４６】
［音響再生システムの第２の例の構成例；図２９］
図１６および図１７に示した音響再生システムにおいては、ヘッドホンドライバーを７個ずつ左右の耳用として備えるオーバーヘッドホンにより、７．１チャンネルマルチサラウンド音声信号を音響再生するようにした場合である。
【０２４７】
これに対して、以下に説明する他の例は、ヘッドホンドライバーが左右の耳用として１個ずつである一般的なオーバーヘッドホンにより、７．１チャンネルマルチサラウンド音声信号を音響再生するようにした場合である。
【０２４８】
以下に説明する例では、正規化頭部伝達関数は、図５に示したように、７．１チャンネルマルチサラウンド用として、左右の耳の近傍にそれぞれ７個ずつのマイクロホンを設置して測定したものを使用するものとする。そのため、正規化頭部伝達関数を畳み込み処理するまでの処理は、上述した音響再生システムと全く同様にすることができる。すなわち、図１６に示したハードウエア構成は、この例の音響再生システムにおいても同様とする。
【０２４９】
この例の音響再生システムにおいては、図２９に示すように、レベル調整部７５ｘＲＦ，７５ＬＳ，７５ＬＦ，７５ＬＢ，７５ｘＲＳ，７５ＬＦＥ，７５Ｃからの音声信号は、左チャンネル用の加算部１１０Ｌに供給されて加算される。
【０２５０】
また、レベル調整部７５ＬＦＥ，７５Ｃ，７５ｘＬＳ，７５ＲＢ，７５ＲＦ，７５ＲＳ，７５ｘＬＦからの音声信号は、右チャンネル用の加算部１１０Ｒに供給されて加算される。
【０２５１】
そして、加算部１１０Ｌおよび１１０Ｒの出力信号が、それぞれＤ／Ａコンバータ１１１Ｌおよび１１１Ｒに供給されてアナログ音声信号に変換される。このＤ／Ａコンバータ１１１Ｌおよび１１１Ｒからのアナログ音声信号は、電流電圧変換部１１２Ｌおよび１１２Ｒのそれぞれに供給されて、電流信号から電圧信号に変換される。
【０２５２】
そして、電流電圧変換部１１２Ｌおよび１１２Ｒのそれぞれからの電圧信号とされた音声信号は、レベル調整部１１３Ｌおよび１１３Ｒのそれぞれで、レベル調整された後、利得調整部１１４Ｌおよび１１４Ｒのそれぞれに供給されて利得調整される。
【０２５３】
そして、利得調整部１１４Ｌおよび１１４Ｒの出力音声信号は、アンプ１１５Ｌおよび１１５Ｒをそれぞれ通じて左耳用のヘッドホンドライバー１２０Ｌおよび右耳用のヘッドホンドライバー１２Ｒに、それぞれ供給されて、音響再生される。
【０２５４】
この音響再生システムの第２の例によれば、ヘッドホンドライバーが左右の耳用として１つずつのヘッドホンにより、７．１チャンネルのマルチサラウンドの音場を仮想音像定位により良好に再生することができる。
【０２５５】
［実施形態の効果］
従来は、頭部伝達特性を用いて信号処理を行う場合は、その測定系の特性が除去できないため、特性が良く、音の良い高価なスピーカおよびマイクロホンを用いて測定をしないと、最終的な畳み込み処理後の音質が劣化してしまった。これに対して、この実施形態における正規化頭部伝達関数は、測定系の特性を除去できるため、特性がフラットでない安価なスピーカやマイクロホンを使用した測定系を用いても、音質を劣化させない頭部伝達関数の畳み込み処理が可能になる。
【０２５６】
さらに、いくら高価な特性の良いスピーカやマイクロホンを用いても理想的な特性（すべてにおいてフラット）な特性は得られないが、この実施形態によれば、従来のどのような特性より理想的な頭部伝達特性を抽出することができる。
【０２５７】
そして、反射波を除去した直接波のみについての頭部伝達関数を、たとえばリスナに対して種々の方向を仮想音源位置として求めているので、それぞれの方向からの音波についての頭部伝達関数を音声信号に容易に畳み込むことができ、それぞれの方向の音波についての頭部伝達関数を畳み込んだときの再生音場を容易に検証することが可能である。
【０２５８】
すなわち、上述したように、仮想音像定位位置を、ある特定の位置に定めたい場合において、当該仮想音像定位位置からの直接波についての頭部伝達関数のみでなく、当該仮想音像定位位置からの反射波と想定できる方向の音波についての頭部伝達関数を畳み込んで、その再生音場を検証することができ、いずれの方向の反射波が仮想音像定位に有効か、などを検証することができる。
【０２５９】
［その他の変形例］
上述の説明は、主としてヘッドホンを再生音声信号を音響再生する電気音響変換手段とした場合について説明したが、測定方法、処理内容を考慮するとフロントサラウンド等のスピーカを出力系としたアプリケーションへも応用が可能である。
【０２６０】
音響再生システムは、マルチサラウンド方式の場合について説明したが、通常の２チャンネルステレオにも適用できることは言うまでもない。
【０２６１】
また、７．１チャンネルに限らず、５．１チャンネルや、９．１チャンネルなど、その他のマルチサラウンドの場合にも、同様に適用できることは勿論である。
【０２６２】
また、７．１チャンネルのマルチサラウンドのスピーカ配置は、ＩＴＵ−Ｒスピーカ配置の場合を例に説明したが、ＴＨＸ社の推奨するスピーカ配置の場合にも適用できることは容易に理解できよう。
【符号の説明】
【０２６３】
１０…頭部伝達関数測定手段、２０…素の状態の伝達特性測定手段、３３，３４…ＦＦＴ部、３５，３６…極座標変換部、３７…正規化およびＸ−Ｙ座標変換部、３８…逆ＦＦＴ部、４０…正規化頭部伝達関数メモリ、５４，５７，６４，６７…頭部伝達関数畳み込み回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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