(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
立体音場を再生する立体音場再生装置において、
使用時に使用者の各耳の周辺にそれぞれ配置され、信号を入力して音波を出力する複数の音波出力手段と、
前記複数の音波出力手段と前記使用者の頭部との間の特性を補正する処理を行う第１の信号処理手段と、を具備し、
前記第１の信号処理手段は、前記使用者の各耳のそれぞれにおいて、前記複数の音波出力手段への信号に対して、前記使用者の一方の耳に対応する前記複数の音波出力手段と前記使用者の前記一方の耳との間の空間における所定の位置を示す音圧点で所定の音圧を再生するように前記複数の音波出力手段と前記音圧点との間の特性および前記複数の音波出力手段相互間の特性を同時に補正することを特徴とする立体音場再生装置。
【請求項２】
前記所定の位置とは録音時におけるマイクの位置に対応する位置であることを特徴とする請求項１に記載の立体音場再生装置。
【請求項３】
前記所定の音圧とは録音時と同じ音圧であることを特徴とする請求項１または２に記載の立体音場再生装置。
【請求項４】
さらに、使用時に前記使用者の頭部に装着され、前記複数の音波出力手段を前記使用者の各耳の周辺に保持する保持手段を具備することを特徴とする請求項１に記載の立体音場再生装置。
【請求項５】
前記複数の音波出力手段は、少なくとも４つあり、前記使用者の両耳近傍において、一つの耳に対して少なくとも二つの音波出力手段が対応するように配置されることを特徴とする請求項１に項記載の立体音場再生装置。
【請求項６】
さらに、録音時に、人体の頭部または人体を模した模擬手段の頭部に対して、前記使用者の頭部に対する複数の音波出力手段の位置と同じ関係となる位置またはその近傍に配置され、音場を検出し、前記複数の音波出力手段への信号を生成する複数の検出手段を具備することを特徴とする請求項１に記載の立体音場再生装置。
【請求項７】
さらに、前記複数の音波出力手段への信号に対して、音像を定位させる位置から前記複数の音波出力手段それぞれの近傍までの特性を用いた処理を行う第２の信号処理手段を具備することを特徴とする請求項１に記載の立体音場再生装置。
【請求項８】
前記複数の音波出力手段は、少なくとも８つあり、前記使用者の両耳近傍において、一つの耳に対して少なくとも４つの音波出力手段が対応し、一つの耳に対応する任意の４つの音波出力手段が三角錐の各頂点に位置するように配置されることを特徴とする請求項１に記載の立体音場再生装置。
【請求項９】
前記第１の信号処理手段は、前記複数の音波出力手段全てと前記使用者の頭部との間の特性および前記複数の音波出力手段全ての相互間の特性を同時に補正する信号処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の立体音場再生装置。
【請求項１０】
前記複数の音波出力手段それぞれは、前記使用者の両耳のいずれか一方に対応し、前記第１の信号処理手段は、一方の耳に対応する音波出力手段全てと前記使用者の頭部との間の特性および一方の耳に対応する音波出力手段全ての相互間の特性を補正する信号処理を行う第３の信号処理手段と、他方の耳に対応する音波出力手段全てと前記使用者の頭部との間の特性および他方の耳に対応する音波出力手段全ての相互間の特性を補正する信号処理を行う第４の信号処理手段と、に分れ、それぞれ同時に信号処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の立体音場再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、立体音場を再生する立体音場再生装置に関し、詳細には、信号処理を行い、複数のスピーカを用いて立体音場を再生する立体音場再生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の立体音場再生装置として、たとえば、三浦種敏（東京電機大学総合研究所教授）によって提案されたＯＳＳ（Ortho-Stereophonic System）が知られている。第１８図は、従来のＯＳＳの構成を示す説明図である。従来のＯＳＳは、録音対象の立体音場５０に配置されたＨＡＴＳ（Head and Torso Simulator）と呼ばれるダミーヘッド５１と、ＨＡＴＳ５１の内部で左耳の鼓膜の位置に構成された小型マイク５２Ｌと、ＨＡＴＳ５１の内部で右耳の鼓膜の位置に構成された小型マイク５２Ｒと、小型マイク５２Ｌ，５２Ｒからの信号を入力してクロストークキャンセル処理を行うＯＳＳ−Ｎｅｔｗｏｒｋ部６０と、リスナー（使用者）７２の左前方に配置されたスピーカ７１Ｌと、使用者７２の右前方に配置されたスピーカ７１Ｒと、を備え、立体音場７０を再生する。
【０００３】
ＯＳＳ−Ｎｅｔｗｏｒｋ部６０は、使用者７２の自由音場正面入射頭部伝達関数の補正を行う回路６１Ｌ，６１Ｒと、スピーカ７１Ｒへの信号に付加するクロストークキャンセリング信号を出力するクロストークキャンセル回路６２Ｌと、スピーカ７１Ｌへの信号に付加するクロストークキャンセリング信号を出力するクロストークキャンセル回路６２Ｒと、スピーカ７１Ｌへの信号にクロストークキャンセリング信号を付加するミキシング回路６３Ｌと、スピーカ７１Ｒへの信号にクロストークキャンセリング信号を付加するミキシング回路６３Ｒと、スピーカ７１Ｌと使用者７２との間の特性を逆関数により補正する回路６４Ｌと、スピーカ７１Ｒと使用者７２との間の特性を逆関数により補正する回路６４Ｒと、を備えている。
【０００４】
つぎに、従来のＯＳＳの動作について説明する。まず、録音対象の立体音場５０の中に配置されたＨＡＴＳ５１により、バイノーラル録音が行われる。ＨＡＴＳ５１の内部において左耳の鼓膜の位置に構成された小型マイク５２Ｌで測定された音、および、ＨＡＴＳ５１の内部において右耳の鼓膜の位置に構成された小型マイク５２Ｒで測定された音は、信号Ｌ，Ｒにそれぞれ変換され、ＯＳＳ−Ｎｅｔｗｏｒｋ部６０に入力される。
【０００５】
ＯＳＳ−ＮＥＴＷＯＲＫ部６０に入力された信号Ｌ，Ｒは、使用者７２の自由音場正面入射頭部伝達関数の補正を行う回路６１Ｌ，６１Ｒによって補正される。これらの補正は、それぞれ、
ＥＬ＝ＨＥＬ／ＤＥＬ
ＥＲ＝ＨＥＲ／ＤＥＲ
で表される。ここで、ＥＬは回路６１Ｌの伝達関数、ＥＲは回路６１Ｒの伝達関数、ＨＥＬ/ＤＥＬ，ＨＥＲ/ＤＥＲは自由音場正面入射頭部伝達関数の補正項である。
【０００６】
つぎに、クロストークキャンセリング回路６２Ｌが、回路６１Ｌの出力信号を入力し、右スピーカ７１Ｒへの信号に付加するクロストークキャンセリング信号を出力する。同様に、クロストークキャンセリング回路６２Ｒが、回路６１Ｒの出力信号を入力し、左スピーカ７１Ｌへの信号に付加するクロストークキャンセリング信号を出力する。クロストークキャンセリング回路６２Ｌの伝達関数ＣＬおよびクロストークキャンセリング回路６２Ｒの伝達関数ＣＲは、それぞれ、
ＣＬ＝−ＨＬＯ／ＨＬＳ
ＣＲ＝−ＨＲＯ／ＨＲＳ
で表される。ここで、ＨＬＯは左スピーカ７１Ｌと使用者７２右耳との間の特性、ＨＬＳは左スピーカ７１Ｌと使用者７２左耳との間の特性、ＨＲＯは右スピーカ７１Ｒと使用者７２左耳との間の特性、ＨＲＳは右スピーカ７１Ｒと使用者７２右耳の間の特性である。
【０００７】
つぎに、ミキシング回路６３Ｌが、回路６１Ｌの出力信号とクロストークキャンセル回路６２Ｒからのクロストークキャンセリング信号とをミキシングして回路６４Ｌに出力する。同様に、ミキシング回路６３Ｒが、回路６１Ｒの出力信号とクロストークキャンセル回路６２Ｌからのクロストークキャンセリング信号とをミキシングして回路６４Ｒに出力する。回路６４Ｌ，６４Ｒは、入力した信号を、スピーカ７１Ｌ，７１Ｒと使用者との間の特性を補正する逆関数により処理し、スピーカ７１Ｌ，７１Ｒに出力する。回路６４Ｌの伝達関数ＴＬおよび回路６４Ｒの伝達関数ＴＲは、それぞれ、
ＴＬ＝１／（（１−ＣＬ・ＣＲ）ＨＬＳ）
ＴＲ＝１／（（１−ＣＬ・ＣＲ）ＨＲＳ）
で表される。
【０００８】
ＯＳＳ−Ｎｅｔｗｏｒｋ部６０で処理された信号は、再生用の左右のスピーカ７１Ｌ，７１Ｒから再生され、立体音場７０を再生する。なおＨＬＳ，ＨＬＯ，ＨＲＳ，ＨＲＯ，ＨＥＬ，ＨＥＲ，ＤＥＬ，ＤＥＲはあらかじめ測定され、ＯＳＳ−Ｎｅｔｗｏｒｋ部６０内の各回路の特性（フィルタ係数）が決定される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述したような従来例においては、使用者の頭部とスピーカとの位置関係が固定されていないため、使用者の位置を固定する必要があり、使用者が頭部を動かすと、音質に違和感や逆相感を感じてしまうという問題があった。
【００１０】
従って、本発明は、使用者の位置を固定することなく、また、音質に違和感や逆相感を感じることなく、立体音響を生成する立体音場再生装置を提供することを目的としている
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる立体音場再生装置にあっては、立体音場を再生する立体音場再生装置において、使用時に使用者の各耳の周辺にそれぞれ配置され、信号を入力して音波を出力する複数の音波出力手段と、前記複数の音波出力手段と前記使用者の頭部との間の特性を補正する処理を行う第１の信号処理手段と、を具備し、前記第１の信号処理手段は、前記使用者の各耳のそれぞれにおいて、前記複数の音波出力手段への信号に対して、前記使用者の一方の耳に対応する前記複数の音波出力手段と前記使用者の前記一方の耳との間の空間における所定の位置を示す音圧点で所定の音圧を再生するように前記複数の音波出力手段と前記音圧点との間の特性および前記複数の音波出力手段相互間の特性を同時に補正することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明にかかる立体音場再生装置にあっては、前記所定の位置とは録音時におけるマイクの位置に対応する位置であることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明にかかる立体音場再生装置にあっては、前記所定の音圧とは録音時と同じ音圧であることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明にかかる立体音場再生装置にあっては、さらに、使用時に前記使用者の頭部に装着され、前記複数の音波出力手段を前記使用者の各耳の周辺に保持する保持手段を具備することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明にかかる立体音場再生装置にあっては、複数の音波出力手段が、少なくとも４つあり、前記使用者の両耳近傍において、一つの耳に対して少なくとも二つの音波出力手段が対応するように配置されることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明にかかる立体音場再生装置にあっては、さらに、録音時に、人体の頭部または人体を模した模擬手段の頭部に対して、前記使用者の頭部に対する複数の音波出力手段の位置と同じ関係となる位置またはその近傍に配置され、音場を検出し、前記複数の音波出力手段への信号を生成する複数の検出手段を具備することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明にかかる立体音場再生装置にあっては、さらに、前記複数の音波出力手段への信号に対して、音像を定位させる位置から前記複数の音波出力手段それぞれの近傍までの特性を用いた処理を行う第２の信号処理手段を具備することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明にかかる立体音場再生装置にあっては、前記複数の音波出力手段が、少なくとも８つあり、前記使用者の両耳近傍において、一つの耳に対して少なくとも４つの音波出力手段が対応し、一つの耳に対応する任意の４つの音波出力手段が三角錐の各頂点に位置するように配置されることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明にかかる立体音場再生装置にあっては、前記第１の信号処理手段が、前記複数の音波出力手段全てと前記使用者の頭部との間の特性および前記複数の音波出力手段全ての相互間の特性を同時に補正する信号処理を行うことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明にかかる立体音場再生装置にあっては、前記複数の音波出力手段それぞれが、前記使用者の両耳のいずれか一方に対応し、前記第１の信号処理手段が、一方の耳に対応する音波出力手段全てと前記使用者の頭部との間の特性および一方の耳に対応する音波出力手段全ての相互間の特性を補正する信号処理を行う第３の信号処理手段と、他方の耳に対応する音波出力手段全てと前記使用者の頭部との間の特性および他方の耳に対応する音波出力手段全ての相互間の特性を補正する第４の信号処理手段と、に分れ、それぞれ同時に信号処理を行うことを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明をより詳細に説述するために、添付の図面に従ってこれを説明する。
【００２２】
まず、本発明の一実施の形態にかかる立体音場再生装置の構成について説明する。第１図は、本実施の形態にかかる立体音場再生装置の構成を示す説明図である。この立体音場再生装置は、録音対象の立体音場１に配置されたＨＡＴＳ（Head and Torso Simulator）と呼ばれるダミーヘッド２と、ＨＡＴＳ２の外部においてＨＡＴＳ２の左耳近傍のそれぞれ異なる位置に配置されたＮ個の小型マイク３Ｌ１〜３ＬＮ（Ｎは自然数）と、ＨＡＴＳ２の外部においてＨＡＴＳ２の右耳近傍のそれぞれ異なる位置に配置されたＮ個の小型マイク３Ｒ１〜３ＲＮと、複数の信号処理回路（フィルタ）を有する信号処理ユニット４と、使用者５の左耳近傍のそれぞれ異なる位置に配置されたＮ個の再生用小型スピーカ６Ｌ１〜６ＬＮと、使用者５の右耳近傍のそれぞれ異なる位置に配置されたＮ個の再生用小型スピーカ６Ｒ１〜６ＲＮと、を備えている。
【００２３】
ＨＡＴＳ２の反射・回析を含んだ録音対象の立体音場１において、小型マイク３Ｌ１〜３ＬＮ，３Ｒ１〜３ＲＮは、それぞれが配置された位置の音圧を検出し、音圧データを生成する。生成された音圧データは、図示しないレコーダにマルチチャンネルで収録される。図示しないレコーダに収録されたマルチチャンネルの信号（音圧データ）は、それぞれ個別に信号処理ユニット４に入力される。
【００２４】
信号処理ユニット４は、入力した２Ｎ個のマルチチャンネルの信号に対する処理を行う。信号処理ユニット４は、あらかじめ測定された、使用者５の頭部と複数の再生用小型スピーカ６Ｌ１〜６ＬＮ，６Ｒ１〜６ＲＮとの間の特性、特に使用者５の耳近傍と複数の再生用小型スピーカ６Ｌ１〜６ＬＮ，６Ｒ１〜６ＲＮとの間の特性、および、複数の再生用小型スピーカ６Ｌ１〜６ＬＮ，６Ｒ１〜６ＲＮ相互間の特性を記憶し、この特性を補正する信号処理を行い、２Ｎ個のマルチチャンネルの信号を出力する。
【００２５】
使用者５の両耳近傍に配置された再生用小型スピーカ６Ｌ１〜６ＬＮ，６Ｒ１〜６ＲＮは、信号処理ユニット４から２Ｎ個のチャンネルの信号を入力し、音波を出力する。ここで、再生用小型スピーカ６Ｌ１〜６ＬＮ，６Ｒ１〜６ＲＮは、使用時に、使用者５の頭部に対して、ＨＡＴＳ２の頭部の位置と小型マイク３Ｌ１〜３ＬＮ，３Ｒ１〜３ＲＮの位置との関係と同一の関係となる位置またはその近傍に配置される。換言すれば、小型マイク３Ｌ１〜３ＬＮ，３Ｒ１〜３ＲＮと再生用小型スピーカ６Ｌ１〜６ＬＮ，６Ｒ１〜６ＲＮとは、相対的に同様な位置に配置される。
【００２６】
このように使用者５の両耳近傍と複数の再生用小型スピーカ６Ｌ１〜６ＬＮ，６Ｒ１〜６ＲＮとの間の特性を補正し、かつ複数の再生用小型スピーカ６Ｌ１〜６ＬＮ，６Ｒ１〜６ＲＮ相互間の特性を同時に補正する信号処理を行うため、小型マイク３Ｌ１〜３ＬＮ，３Ｒ１〜３ＲＮにより収録した音圧が、それぞれの収録位置に対応する使用者５の頭部周辺の位置で適切に再生され、録音対象の立体音場１を使用者５の両耳近傍で適切に再生することができる。また、再生用小型スピーカ６Ｌ１〜６ＬＮ，６Ｒ１〜６ＲＮが使用者５の頭部周辺に配置されるため、使用者５の位置を固定することなく、また、音質に違和感や逆相感を感じることなく、方向感・距離感の正しい立体音響を生成することができる。なお、ＨＡＴＳ２に代えて実際の人体による測定を行ってもよい。
【００２７】
第２図は、本実施の形態にかかる立体音場再生装置のスピーカ部の構成を示す斜視図である。このスピーカ部は、再生用小型スピーカ６Ｌ１〜６ＬＮおよび６Ｒ１〜６ＲＮと、再生用小型スピーカ６Ｌ１〜６ＬＮおよび６Ｒ１〜６ＲＮを使用者５の頭部に保持する保持部７を備えている。保持部７により、再生用小型スピーカ６Ｌ１〜６ＬＮ，６Ｒ１〜６ＲＮを使用者５の頭部周辺の所定の位置に容易に配置でき、また、使用者５が頭を動かしても、再生用小型スピーカ６Ｌ１〜６ＬＮ，６Ｒ１〜６ＲＮと使用者５の頭部との位置関係が保たれる。このスピーカ部は、ヘッドホンのような形状であって、使用時に使用者５の頭部に装着されるものであるが、使用者５の耳を塞がない構造となっている。このため、開放感のある自然な音場を再生することができる。
【００２８】
第３図は、本実施の形態にかかる小型マイクの配置の一例を示す説明図であり、第４図は、本実施の形態にかかる再生用小型スピーカの配置の一例を示す説明図である。たとえば、ＨＡＴＳ２の左耳近傍の位置ＡＬ１，ＡＬ２にそれぞれ小型マイク３Ｌ１，３Ｌ２を設け、ＨＡＴＳ２の右耳近傍の位置ＡＲ１，ＡＲ２にそれぞれ小型マイク３Ｒ１，３Ｒ２を設ける。ここで、小型マイクはＨＡＴＳ２の両耳近傍にそれぞれ一つずつ設けてもよいし、耳近傍に限らずＨＡＴＳ２の頭部周辺の任意の位置に設けてもよいが、両耳近傍にそれぞれ複数の小型マイクを配置することにより、よりリアリティーのある音場再生が期待できる。小型マイク３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｒ１，３Ｒ２は、それぞれ、位置ＡＬ１，ＡＬ２，ＡＲ１，ＡＲ２における音圧ＰＡＬ１，ＰＡＬ２，ＰＡＲ１，ＰＡＲ２を測定（検出）する。使用者５の頭部周辺の相対的に同じ位置において、これらの音圧を正しく再生すれば、立体音場を正しく再生することができる。
【００２９】
また、使用者５の左耳近傍の位置ＢＬ１，ＢＬ２の近傍に位置するようにそれぞれ再生用小型スピーカ６Ｌ１，６Ｌ２を設け、使用者５の右耳近傍の位置ＢＲ１，ＢＲ２の近傍に位置するようにそれぞれ再生用小型スピーカ６Ｒ１，６Ｒ２を設ける。ここで、位置ＢＬ１，ＢＬ２，ＢＲ１，ＢＲ２は、位置ＡＬ１，ＡＬ２，ＡＲ１，ＡＲ２と相対的に同一となる位置である。すなわち、ＨＡＴＳ２の頭部に対する位置ＡＬ１，ＡＬ２，ＡＲ１，ＡＲ２の位置関係と、使用者５の頭部に対する位置ＢＬ１，ＢＬ２，ＢＲ１，ＢＲ２の位置関係が同一となる。
【００３０】
これら複数の再生用小型スピーカ６Ｌ１，６Ｌ２，６Ｒ１，６Ｒ２によって、位置ＢＬ１において音圧ＰＢＬ１が、位置ＢＬ２において音圧ＰＢＬ２が、位置ＢＲ１において音圧ＰＢＲ１が、位置ＢＲ２において音圧ＰＢＲ２が、それぞれ発生する。音圧ＰＢＬ１，ＰＢＬ２，ＰＢＲ１，ＰＢＲ２が音圧ＰＡＬ１，ＰＡＬ２，ＰＡＲ１，ＰＡＲ２と同一であれば、方向感・距離感の正しい立体音響を生成することができる。
【００３１】
第５図は、本実施の形態にかかる立体音場生成装置の録音処理を説明するための説明図である。この録音処理においては、録音対象の音場を作る音源８から伝搬する信号（音波）をＨＡＴＳ２の両耳近傍の位置ＡＬ１，ＡＬ２，ＡＲ１，ＡＲ２において測定（検出）する。一般に、音響空間における、音源から頭部までの音波の伝搬経路の特性は、頭部伝達関数により表すことができる。音源８から位置ＡＬ１までの頭部伝達関数をＨＬ１、音源８から位置ＡＬ２までの頭部伝達関数をＨＬ２、音源８から位置ＡＲ１までの頭部伝達関数をＨＲ１、音源８から位置ＡＲ２までの頭部伝達関数をＨＲ２、とすると、音源８からの音波は、頭部伝達関数ＨＬ１によって処理されて小型マイク３Ｌ１で測定され、また、頭部伝達関数ＨＬ２によって処理されて小型マイク３Ｌ２で測定され、また、頭部伝達関数ＨＲ１によって処理されて小型マイク３Ｒ１で測定され、また、頭部伝達関数ＨＲ２によって処理されて小型マイク３Ｒ２で測定される。
【００３２】
このように位置ＡＬ１，ＡＬ２，ＡＲ１，ＡＲ２において測定される音圧ＰＡＬ１，ＰＡＬ２，ＰＡＲ１，ＰＡＲ２には頭部伝達関数ＨＬ１、ＨＬ２、ＨＲ１，ＨＲ２の処理が含まれており、測定した音圧ＰＡＬ１，ＰＡＬ２，ＰＡＲ１，ＰＡＲ２を位置ＢＬ１，ＢＬ２，ＢＲ１，ＢＲ２で適切に再生することで、音源の方向、距離を表現することができる。すなわち、使用者５に対して、ＨＡＴＳ２と音源８との位置関係と同一の関係となる位置に、音像を定位させることができる。
【００３３】
第６図は、本実施の形態にかかる立体音場生成装置の再生処理を説明するための説明図である。この再生処理においては、再生用小型スピーカ６Ｌ１，６Ｌ２，６Ｒ１，６Ｒ２が、信号処理ユニット４で処理された信号を入力し、それぞれ音波を出力する。これらの音波が位置ＢＬ１，ＢＬ２，ＢＲ１，ＢＲ２に伝播して音圧ＰＢＬ１，ＰＢＬ２，ＰＢＲ１，ＰＢＲ２が発生する。
【００３４】
再生用小型スピーカ６Ｌ１から出力される音波は、再生用小型スピーカ６Ｌ１から位置ＢＬ１までの人またはＨＡＴＳ２の反射を含めた伝達関数ＧＬ１により処理されて位置ＢＬ１に伝播し、また、再生用小型スピーカ６Ｌ１から位置ＢＬ２までの人またはＨＡＴＳ２の反射を含めた伝達関数ＧＬ１Ｌ２により処理されて位置ＢＬ２に伝播し、また、再生用小型スピーカ６Ｌ１から位置ＢＲ１までの人またはＨＡＴＳ２の反射を含めた伝達関数ＧＬ１Ｒ１により処理されて位置ＢＲ１に伝播し、また、再生用小型スピーカ６Ｌ１から位置ＢＲ２までの人またはＨＡＴＳ２の反射を含めた伝達関数ＧＬ１Ｒ２により処理されて位置ＢＲ２に伝播する。
【００３５】
同様に、再生用小型スピーカ６Ｌ２から出力される音波は再生用小型スピーカ６Ｌ２から位置ＢＬ１までの人またはＨＡＴＳ２の反射を含めた伝達関数ＧＬ２Ｌ１により処理されて位置ＢＬ１に伝播し、また、再生用小型スピーカ６Ｌ２から位置ＢＬ２までの人またはＨＡＴＳ２の反射を含めた伝達関数ＧＬ２により処理されて位置ＢＬ２に伝播し、また、再生用小型スピーカ６Ｌ２から位置ＢＲ１までの人またはＨＡＴＳ２の反射を含めた伝達関数ＧＬ２Ｒ１により処理されて位置ＢＲ１に伝播し、また、再生用小型スピーカ６Ｌ２から位置ＢＲ２までの人またはＨＡＴＳ２の反射を含めた伝達関数ＧＬ２Ｒ２により処理されて位置ＢＲ２に伝播する。
【００３６】
また、再生用小型スピーカ６Ｒ１から出力される音波は、再生用小型スピーカ６Ｒ１から位置ＢＬ１までの人またはＨＡＴＳ２の反射を含めた伝達関数ＧＲ１Ｌ１により処理されて位置ＢＬ１に伝播し、また、再生用小型スピーカ６Ｒ１から位置ＢＬ２までの人またはＨＡＴＳ２の反射を含めた伝達関数ＧＲ１Ｌ２により処理されて位置ＢＬ２に伝播し、また、再生用小型スピーカ６Ｒ１から位置ＢＲ１までの人またはＨＡＴＳ２の反射を含めた伝達関数ＧＲ１により処理されて位置ＢＲ１に伝播し、また、再生用小型スピーカ６Ｒ１から位置ＢＲ２までの人またはＨＡＴＳ２の反射を含めた伝達関数ＧＲ１Ｒ２により処理されて位置ＢＲ２に伝播する。
【００３７】
また、再生用小型スピーカ６Ｒ２から出力される音波は、再生用小型スピーカ６Ｒ２から位置ＢＬ１までの人またはＨＡＴＳ２の反射を含めた伝達関数ＧＲ２Ｌ１により処理されて位置ＢＬ１に伝播し、また、再生用小型スピーカ６Ｒ２から位置ＢＬ２までの人またはＨＡＴＳ２の反射を含めた伝達関数ＧＲ２Ｌ２により処理されて位置ＢＬ２に伝播し、また、再生用小型スピーカ６Ｒ２から位置ＢＲ１までの人またはＨＡＴＳ２の反射を含めた伝達関数ＧＲ２Ｒ１により処理されて位置ＢＲ１に伝播し、また、再生用小型スピーカ６Ｒ２から位置ＢＲ２までの人またはＨＡＴＳ２の反射を含めた伝達関数ＧＲ２により処理されて位置ＢＲ２に伝播する。
【００３８】
このように、再生時において各位置ＢＬ１，ＢＬ２，ＢＲ１，ＢＲ２の音圧ＰＢＬ１，ＰＢＬ２，ＰＢＲ１，ＰＢＲ２は、それぞれ４つの再生用小型スピーカ６Ｌ１，６Ｌ２，６Ｒ１，６Ｒ２から伝播する音波によって発生する。すなわち、４つの成分から構成されている。これら４つの成分の合成結果が、録音結果の音圧ＰＡＬ１，ＰＡＬ２，ＰＡＲ１，ＰＡＲ２と等しい場合、各位置ＢＬ１，ＢＬ２，ＢＲ１，ＢＲ２において、頭部伝達関数ＨＬ１、ＨＬ２、ＨＲ１，ＨＲ２が正しく処理された結果と等しいことになり、音源の位置が正しく知覚される方向感・距離感の正しい立体音場が再生される。
【００３９】
ここで、４つの再生用小型スピーカ６Ｌ１，６Ｌ２，６Ｒ１，６Ｒ２から各位置ＢＬ１，ＢＬ２，ＢＲ１，ＢＲ２に伝播する信号（音波）のうち、伝達関数ＧＬ１Ｌ２，ＧＬ１Ｒ１，ＧＬ１Ｒ２，ＧＬ２Ｌ１，ＧＬ２Ｒ１，ＧＬ２Ｒ２，ＧＲ１Ｌ１，ＧＲ１Ｌ２，ＧＲ１Ｒ２，ＧＲ２Ｌ１，ＧＲ２Ｌ２，ＧＲ２Ｒ１により処理されて伝播する信号は、クロストーク成分と呼ばれる信号であり、打ち消されるべき信号である。一方、伝達関数ＧＬ１，ＧＬ２，ＧＲ１，ＧＲ２により処理されて伝播する信号は、直接成分と呼ばれる信号であり、立体音場を再生する役割を果たす信号である。
【００４０】
第７図は、第１図に示した本実施の形態にかかる信号処理ユニット４の構成の一例を示すブロック図である。信号処理ユニット４は、小型マイク３Ｌ１により測定された信号ＳＬ１を入力する入力端子９Ｌ１と、小型マイク３Ｌ２により測定された信号ＳＬ２を入力する入力端子９Ｌ２と、小型マイク３Ｒ１により測定された信号ＳＲ１を入力する入力端子９Ｒ１と、小型マイク３Ｒ２により測定された信号ＳＲ２を入力する入力端子９Ｒ２と、小型マイク３Ｌ１の特性，再生用小型スピーカ６Ｌ１の特性および伝達関数ＧＬ１を含む特性を逆関数により補正する回路（フィルタ）１０Ｌ１と、小型マイク３Ｌ２の特性，再生用小型スピーカ６Ｌ２の特性および伝達関数ＧＬ２を含む特性を逆関数により補正する回路（フィルタ）１０Ｌ２と、小型マイク３Ｒ１の特性，再生用小型スピーカ６Ｒ１の特性および伝達関数ＧＲ１を含む特性を逆関数により補正する回路（フィルタ）１０Ｒ１と、小型マイク３Ｒ２の特性，再生用小型スピーカ６Ｒ２の特性および伝達関数ＧＲ２を含む特性を逆関数により補正する回路（フィルタ）１０Ｒ２と、伝達関数ＧＬ１Ｌ２，ＧＬ１Ｒ１，ＧＬ１Ｒ２，ＧＬ２Ｌ１，ＧＬ２Ｒ１，ＧＬ２Ｒ２，ＧＲ１Ｌ１，ＧＲ１Ｌ２，ＧＲ１Ｒ２，ＧＲ２Ｌ１，ＧＲ２Ｌ２，ＧＲ２Ｒ１により処理されて伝播する信号を打ち消すためのクロストークキャンセリング信号を生成するクロストークキャンセラ１０Ｌ１Ｌ２，１０Ｌ１Ｒ１，１０Ｌ１Ｒ２，１０Ｌ２Ｌ１，１０Ｌ２Ｒ１，１０Ｌ２Ｒ２，１０Ｒ１Ｌ１，１０Ｒ１Ｌ２，１０Ｒ１Ｒ２，１０Ｒ２Ｌ１，１０Ｒ２Ｌ２，１０Ｒ２Ｒ１と、回路１０Ｌ１の出力信号とクロストークキャンセラ１０Ｌ２Ｌ１，１０Ｒ１Ｌ１，１０Ｒ２Ｌ１からのクロストークキャンセリング信号とを加算する加算器１１Ｌ１と、回路１０Ｌ２の出力信号とクロストークキャンセラ１０Ｌ１Ｌ２，１０Ｒ１Ｌ２，１０Ｒ２Ｌ２からのクロストークキャンセリング信号とを加算する加算器１１Ｌ２と、回路１０Ｒ１の出力信号とクロストークキャンセラ１０Ｌ１Ｒ１，１０Ｌ２Ｒ１，１０Ｒ２Ｒ１からのクロストークキャンセリング信号とを加算する加算器１１Ｒ１と、回路１０Ｒ２の出力信号とクロストークキャンセラ１０Ｌ１Ｒ２，１０Ｌ２Ｒ２，１０Ｒ１Ｒ２からのクロストークキャンセリング信号とを加算する加算器１１Ｒ２と、を備えている。
【００４１】
回路１０Ｌ１，１０Ｌ２，１０Ｒ１，１０Ｒ２およびクロストークキャンセラ１０Ｌ１Ｌ２，１０Ｌ１Ｒ１，１０Ｌ１Ｒ２，１０Ｌ２Ｌ１，１０Ｌ２Ｒ１，１０Ｌ２Ｒ２，１０Ｒ１Ｌ１，１０Ｒ１Ｌ２，１０Ｒ１Ｒ２，１０Ｒ２Ｌ１，１０Ｒ２Ｌ２，１０Ｒ２Ｒ１は、たとえば、汎用のマイクロプロセッサを用いて具現化してもよいし、高速化のためにＤＳＰ（Digital Signal Processor）を用いて具現化してもよい。
【００４２】
回路１０Ｌ１，１０Ｌ２，１０Ｒ１，１０Ｒ２の伝達関数ＦＬ１，ＦＬ２，ＦＲ１，ＦＲ２およびクロストークキャンセラ１０Ｌ１Ｌ２，１０Ｌ１Ｒ１，１０Ｌ１Ｒ２，１０Ｌ２Ｌ１，１０Ｌ２Ｒ１，１０Ｌ２Ｒ２，１０Ｒ１Ｌ１，１０Ｒ１Ｌ２，１０Ｒ１Ｒ２，１０Ｒ２Ｌ１，１０Ｒ２Ｌ２，１０Ｒ２Ｒ１の伝達関数ＦＬ１Ｌ２，ＦＬ１Ｒ１，ＦＬ１Ｒ２，ＦＬ２Ｌ１，ＦＬ２Ｒ１，ＦＬ２Ｒ２，ＦＲ１Ｌ１，ＦＲ１Ｌ２，ＦＲ１Ｒ２，ＦＲ２Ｌ１，ＦＲ２Ｌ２，ＦＲ２Ｒ１は、伝達関数ＧＬ１，ＧＬ２，ＧＲ１，ＧＲ２，ＧＬ１Ｌ２，ＧＬ１Ｒ１，ＧＬ１Ｒ２，ＧＬ２Ｌ１，ＧＬ２Ｒ１，ＧＬ２Ｒ２，ＧＲ１Ｌ１，ＧＲ１Ｌ２，ＧＲ１Ｒ２，ＧＲ２Ｌ１，ＧＲ２Ｌ２，ＧＲ２Ｒ１ならびに小型スピーカ６Ｌ１，６Ｌ２，６Ｒ１，６Ｒ２の特性および小型スピーカ６Ｌ１，６Ｌ２，６Ｒ１，６Ｒ２の特性等に基づいて算出される。
【００４３】
伝達関数ＧＬ１，ＧＬ２，ＧＲ１，ＧＲ２，ＧＬ１Ｌ２，ＧＬ１Ｒ１，ＧＬ１Ｒ２，ＧＬ２Ｌ１，ＧＬ２Ｒ１，ＧＬ２Ｒ２，ＧＲ１Ｌ１，ＧＲ１Ｌ２，ＧＲ１Ｒ２，ＧＲ２Ｌ１，ＧＲ２Ｌ２，ＧＲ２Ｒ１ならびに小型スピーカ６Ｌ１，６Ｌ２，６Ｒ１，６Ｒ２の特性および小型マイク３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｒ１，３Ｒ２の特性の算出は、たとえば、第６図に示した環境において、人またはＨＡＴＳ２頭部を再生時と同様な位置に配置し、位置ＢＬ１，ＢＬ２，ＢＲ１，ＢＲ２に小型マイク３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｒ１，３Ｒ２を配置し、一つずつ順に小型スピーカ６Ｌ１，６Ｌ２，６Ｒ１，６Ｒ２からホワイトノイズやインパルスを発生させ、音圧ＰＢＬ１，ＰＢＬ２，ＰＢＲ１，ＰＢＲ２を測定し、測定した音圧ＰＢＬ１，ＰＢＬ２，ＰＢＲ１，ＰＢＲ２の特性から算出する。
【００４４】
第８図は、本実施の形態にかかる信号処理ユニット４の作用を説明するための説明図である。信号処理ユニット４の作用を説明するために、たとえば、位置ＢＬ１，ＢＬ２，ＢＲ１，ＢＲ２に小型マイク３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｒ１，３Ｒ２を配置したとする。入力端子９Ｌ１に信号ＳＬ１が入力されると、回路１０Ｌ１は、再生用小型スピーカ６Ｌ１から伝達関数ＧＬ１の伝播経路を経て小型マイク３Ｌ１に至るまでの特性を補正する信号を出力する、また、クロストークキャンセラ１０Ｌ１Ｌ２，１０Ｌ１Ｒ１，１０Ｌ１Ｒ２は、再生用小型スピーカ６Ｌ１から出力されて小型マイク３Ｌ２，３Ｒ１，３Ｒ２で検出されるクロストーク成分を主に打ち消すためのクロストークキャンセリング信号を生成する。
【００４５】
同様に、入力端子９Ｌ２に信号ＳＬ２が入力されると、回路１０Ｌ２は、再生用小型スピーカ６Ｌ２から伝達関数ＧＬ２の伝播経路を経て小型マイク３Ｌ２に至るまでの特性を補正する信号を出力する、また、クロストークキャンセラ１０Ｌ２Ｌ１，１０Ｌ２Ｒ１，１０Ｌ２Ｒ２は、再生用小型スピーカ６Ｌ２から出力されて小型マイク３Ｌ１，３Ｒ１，３Ｒ２で検出されるクロストーク成分を主に打ち消すためのクロストークキャンセリング信号を生成する。
【００４６】
また、入力端子９Ｒ１に信号ＳＲ１が入力されると、回路１０Ｒ１は、再生用小型スピーカ６Ｒ１から伝達関数ＧＲ１の伝播経路を経て小型マイク３Ｒ１に至るまでの特性を補正する信号を出力する、また、クロストークキャンセラ１０Ｒ１Ｌ１，１０Ｒ１Ｌ２，１０Ｒ１Ｒ２は、再生用小型スピーカ６Ｒ１から出力されて小型マイク３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｒ２で検出されるクロストーク成分を主に打ち消すためのクロストークキャンセリング信号を生成する。
【００４７】
また、入力端子９Ｒ２に信号ＳＲ２が入力されると、回路１０Ｒ２は、再生用小型スピーカ６Ｒ２から伝達関数ＧＲ２の伝播経路を経て小型マイク３Ｒ２に至るまでの特性を補正する信号を出力する、また、クロストークキャンセラ１０Ｒ２Ｌ１，１０Ｒ２Ｌ２，１０Ｒ２Ｒ１は、再生用小型スピーカ６Ｒ２から出力されて小型マイク３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｒ１で検出されるクロストーク成分を主に打ち消すためのクロストークキャンセリング信号を生成する。
【００４８】
これらの補正のための信号は加算器１１Ｌ１，１１Ｌ２，１１Ｒ１，１１Ｒ２によってそれぞれ合成され、再生用小型スピーカ６Ｌ１，６Ｌ２，６Ｒ１，６Ｒ２からクロストーク成分および直接成分を補正する音波が再生される。この再生を各再生用小型スピーカ６Ｌ１，６Ｌ２，６Ｒ１，６Ｒ２から同時に行うことによって、入力端子９Ｌ１，９Ｌ２，９Ｒ１，９Ｒ２に入力された信号ＳＬ１，ＳＬ２，ＳＲ１，ＳＲ２と同じ信号が、小型マイク３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｒ１，３Ｒ２の出力端子１２Ｌ１，１２Ｌ２，１２Ｒ１，１２Ｒ２から出力される。すなわち、録音時の音圧ＰＡＬ１，ＰＡＬ２，ＰＡＲ１，ＰＡＲ２と、再生時の音圧ＰＢＬ１，ＰＢＬ２，ＰＢＲ１，ＰＢＲ２とが一致することになる。
【００４９】
以上の構成において、本実施の形態にかかる立体音場再生装置の動作についてフローチャートを参照して説明する。第９図は、本実施の形態にかかる立体音場再生装置の動作の流れを示すフローチャートである。この立体音場再生装置の動作においては、まず、ＨＡＴＳ２の頭部の周辺に配置された小型マイク３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｒ１，３Ｒ２により音場が検出され（Ｓ１）、レコーダにより検出信号が記録（録音）される（Ｓ２）。記録された信号は、使用時、信号処理ユニット４により、再生用小型スピーカ６Ｌ１，６Ｌ２，６Ｒ１，６Ｒ２と使用者５の頭部との間の特性および再生用小型スピーカ６Ｌ１，６Ｌ２，６Ｒ１，６Ｒ２相互間の特性を同時に補正する処理がなされる（Ｓ３）。補正処理された信号は、再生用小型スピーカ６Ｌ１，６Ｌ２，６Ｒ１，６Ｒ２によって音波に変換され、立体音場を再生する（Ｓ４）。なお、説明のために、第９図では、ステップＳ１，Ｓ２は別々に記載したが、実際には、これらは同時に並行して実行される。同様に、ステップＳ３，Ｓ４も同時に並行して実行される。
【００５０】
つぎに、本実施の形態にかかる頭部伝達関数フィルタについて説明する。本実施の形態にかかる立体音場再生装置に、さらに、頭部伝達関数フィルタを設けてもよい。第１０図は、本実施の形態にかかる頭部伝達関数フィルタの構成の一例を示すブロック図である。頭部伝達関数フィルタ２２Ｌ１，２２Ｌ２，２２Ｒ１，２２Ｒ２は、信号処理ユニット４の前段に配置され、共通の入力端子２１を有し、それぞれの出力信号を信号処理ユニット４に出力する。すなわち、信号処理ユニット４には、小型マイク６Ｌ１，６Ｌ２，６Ｒ１，６Ｒ２により検出された信号に代えて、頭部伝達関数フィルタ２２Ｌ１，２２Ｌ２，２２Ｒ１，２２Ｒ２により処理された信号が入力される。
【００５１】
頭部伝達関数フィルタ２２Ｌ１，２２Ｌ２，２２Ｒ１，２２Ｒ２は、たとえば、汎用のマイクロプロセッサを用いて具現化してもよいし、高速化のためにＤＳＰ（Digital Signal Processor）を用いて具現化してもよい。また、信号処理ユニット４への信号は、ディジタル信号であってもよいし、アナログ信号であってもよい。
【００５２】
頭部伝達関数フィルタ２２Ｌ１は、入力端子２１から入力されるモノラル信号Ｓ１に対して、音像定位する位置から、信号を再生する耳近傍の位置ＢＬ１までの特性を畳み込む。同様に、頭部伝達関数フィルタ２２Ｌ２は、入力端子２１から入力されるモノラル信号Ｓ１に対して、音像定位する位置から、信号を再生する耳近傍の位置ＢＬ２までの特性を畳み込む。また、頭部伝達関数フィルタ２２Ｒ１は、入力端子２１から入力されるモノラル信号Ｓ１に対して、音像定位する位置から、信号を再生する耳近傍の位置ＢＲ１までの特性を畳み込む。また、頭部伝達関数フィルタ２２Ｒ２は、入力端子２１から入力されるモノラル信号Ｓ１に対して、音像定位する位置から、信号を再生する耳近傍の位置ＢＲ２までの特性を畳み込む。
【００５３】
すなわち、入力端子２１にモノラル信号Ｓ１が入力されると、各頭部伝達関数フィルタ２２Ｌ１，２２Ｌ２，２２Ｒ１，２２Ｒ２は、それぞれ、入力された信号Ｓ１に対して、所定の位置に音像を定位させる畳込処理を行い、処理した信号を出力する。各頭部伝達関数フィルタ２２Ｌ１，２２Ｌ２，２２Ｒ１，２２Ｒ２の伝達関数ＤＬ１，ＤＬ２，ＤＲ１，ＤＲ２を、たとえば、第５図に示した頭部伝達関数ＨＬ１，ＨＬ２，ＨＲ１，ＨＲ２に近似させれば、使用者５に対して、ＨＡＴＳ２の頭部の位置に対する音源８の位置と同一の関係となる位置に音像を定位させることができる。
【００５４】
頭部伝達関数ＨＬ１，ＨＬ２，ＨＲ１，ＨＲ２は、第５図に示した環境において、音源８からホワイトノイズやインパルスを発生させて、小型マイク３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｒ１，３Ｒ２により音圧ＰＡＬ１，ＰＡＬ２，ＰＡＲ１，ＰＡＲ２を測定することにより、測定結果から算出することができる。音源８の位置を変えつつ音圧ＰＡＬ１，ＰＡＬ２，ＰＡＲ１，ＰＡＲ２を測定して複数の頭部伝達関数を算出し、算出した複数の頭部伝達関数に基づいて頭部伝達関数フィルタ２２Ｌ１，２２Ｌ２，２２Ｒ１，２２Ｒ２の特性（フィルタ係数）を複数組算出し、図示しないメモリに記憶させるようにしてもよい。そして、メモリに記憶された複数組のフィルタ係数から所望のフィルタ係数を選択し、頭部伝達関数フィルタ２２Ｌ１，２２Ｌ２，２２Ｒ１，２２Ｒ２のフィルタ係数とすることにより、所望の位置に音像を定位させることができる。
【００５５】
この場合、各頭部伝達関数フィルタ２２Ｌ１，２２Ｌ２，２２Ｒ１，２２Ｒ２により生成される４つの信号は、音圧ＰＡＬ１，ＰＡＬ２，ＰＡＲ１，ＰＡＲ２と同じ特性を持ち、すなわち、小型マイク３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｒ１，３Ｒ２の出力信号と同じ特性を持ち、第８図に示した信号ＳＬ１，ＳＬ２，ＳＲ１，ＳＲ２と同様に扱われてクロストークキャンセルが行われ、適切な立体音場を生成することができる。
【００５６】
ここで、さらに、頭部伝達関数フィルタの組を複数設けるようにしてもよい。第１１図は、本実施の形態にかかる他の頭部伝達関数フィルタの構成を示すブロック図である。この例では、さらに、頭部伝達関数フィルタ３２Ｌ１，３２Ｌ２，３２Ｒ１，３２Ｒ２を設け、複数組の頭部伝達関数フィルタとしている。頭部伝達関数フィルタ３２Ｌ１，３２Ｌ２，３２Ｒ１，３２Ｒ２は、信号処理ユニット４の前段に配置され、共通の入力端子３１を有している。各頭部伝達関数フィルタ３２Ｌ１，３２Ｌ２，３２Ｒ１，３２Ｒ２の出力信号は、各頭部伝達関数フィルタ２２Ｌ１，２２Ｌ２，２２Ｒ１，２２Ｒ２の出力信号と合成され、信号処理ユニット４に入力される。
【００５７】
頭部伝達関数フィルタ３２Ｌ１は、入力端子３１から入力されるモノラル信号Ｓ２に対して、頭部伝達関数フィルタ２２Ｌ１，２２Ｌ２，２２Ｒ１，２２Ｒ２とは別の音像定位する位置から、信号を再生する耳近傍の位置ＢＬ１までの特性を畳み込む。同様に、頭部伝達関数フィルタ３２Ｌ２は、入力端子３１から入力されるモノラル信号Ｓ２に対して、頭部伝達関数フィルタ２２Ｌ１，２２Ｌ２，２２Ｒ１，２２Ｒ２とは別の音像定位する位置から、信号を再生する耳近傍の位置ＢＬ２までの特性を畳み込む。また、頭部伝達関数フィルタ３２Ｒ１は、入力端子３１から入力されるモノラル信号Ｓ２に対して、頭部伝達関数フィルタ２２Ｌ１，２２Ｌ２，２２Ｒ１，２２Ｒ２とは別の音像定位する位置から、信号を再生する耳近傍の位置ＢＲ１までの特性を畳み込む。また、頭部伝達関数フィルタ３２Ｒ２は、入力端子３１から入力されるモノラル信号Ｓ２に対して、頭部伝達関数フィルタ２２Ｌ１，２２Ｌ２，２２Ｒ１，２２Ｒ２とは別の音像定位する位置から、信号を再生する耳近傍の位置ＢＲ２までの特性を畳み込む。
【００５８】
すなわち、入力端子３１にモノラル信号Ｓ２が入力されると、各頭部伝達関数フィルタ３２Ｌ１，３２Ｌ２，３２Ｒ１，３２Ｒ２は、それぞれ、入力された信号Ｓ２に対して、頭部伝達関数フィルタ２２Ｌ１，２２Ｌ２，２２Ｒ１，２２Ｒ２が音像定位させる位置とは独立した位置に音像を定位させる畳込処理を行い、処理した信号を出力する。ここで、頭部伝達関数フィルタ２２Ｌ１，２２Ｌ２，２２Ｒ１，２２Ｒ２と同様に、メモリに記憶された複数組のフィルタ係数から所望のフィルタ係数を選択し、頭部伝達関数フィルタ３２Ｌ１，３２Ｌ２，３２Ｒ１，３２Ｒ２のフィルタ係数とすることにより、所望の位置に音像を定位させることができる。
【００５９】
たとえば、各頭部伝達関数フィルタ３２Ｌ１，３２Ｌ２，３２Ｒ１，３２Ｒ２の伝達関数ＣＬ１，ＣＬ２，ＣＲ１，ＣＲ２を、第１２図に示す音源３０から各小型マイク３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｒ１，３Ｒ２までの頭部伝達関数に近似することにより、使用者５に対して第１２図に示す環境の立体音場を再生することができる。このように、２組の頭部伝達関数フィルタを設けることにより、モノラル音源を用いて所望の二つの位置に同時に音像を定位させることができる。頭部伝達関数フィルタの組をさらに設けて、多数の位置に音像を定位させるようにしてもよい。
【００６０】
また、小型マイクおよび再生用小型スピーカを、ＨＡＴＳ２の両耳近傍および使用者５の両耳近傍において、それぞれ一つの耳に対して三つ以上設けてもよい。第１３図は、本実施の形態にかかるマイクの配置の他の例を示す説明図である。この例では、ＨＡＴＳ２の両耳近傍の位置ＡＬ３，ＡＲ３に、さらに小型マイク３Ｌ３，３Ｒ３が設けられており、音圧ＰＡＬ３，ＰＡＲ３を検出する。この場合、再生用小型スピーカも二つ追加されることになり、信号処理ユニット４内のクロストークキャンセラ等の回路も追加されることになる。
【００６１】
また、左右の再生用小型スピーカ間のクロストークは無視できるとして、信号処理ユニットを右用と左用の二つに分け、一方の耳に対応する再生用小型スピーカ全てと使用者５の頭部との間の特性および一方の耳に対応する再生用小型スピーカ全ての相互間の特性、ならびに、他方の耳に対応する再生用小型スピーカ全てと使用者５の頭部との間の特性および他方の耳に対応する再生用小型スピーカ全ての相互間の特性を、それぞれ同時に補正する信号処理を行うようにしてもよい。
【００６２】
第１４図は、本実施の形態にかかる信号処理ユニット（左用）の構成を示すブロック図である。なお、第１１図と同一の部分については同一の符号を付してその説明を省略する。この信号処理ユニット４３は、回路１０Ｌ１，１０Ｌ２と、使用者５の左耳近傍に配置された再生用小型スピーカ６Ｌ３から出力され、左耳近傍に伝播する直接成分を補正する回路１０Ｌ３と、再生用小型スピーカ６Ｌ１から出力され、使用者５の左耳近傍に伝播するクロストーク成分をキャンセルするためのクロストークキャンセリング信号を生成するクロストークキャンセラＦＬ１Ｌ２，ＦＬ１Ｌ３と、再生用小型スピーカ６Ｌ２から出力され、使用者５の左耳近傍に伝播するクロストーク成分をキャンセルするためのクロストークキャンセリング信号を生成するクロストークキャンセラＦＬ２Ｌ１，ＦＬ２Ｌ３と、再生用小型スピーカ６Ｌ３から出力され、使用者５の左耳近傍に伝播するクロストーク成分をキャンセルするためのクロストークキャンセリング信号を生成するクロストークキャンセラＦＬ３Ｌ１，ＦＬ３Ｌ２と、回路１０Ｌ１の出力信号とクロストークキャンセラ１０Ｌ２Ｌ１，１０Ｌ３Ｌ１からのクロストークキャンセリング信号とを加算し、再生用小型スピーカ６Ｌ１に出力する加算器４４Ｌ１と、回路１０Ｌ２の出力信号とクロストークキャンセラ１０Ｌ１Ｌ２，１０Ｌ３Ｌ２からのクロストークキャンセリング信号とを加算し、再生用小型スピーカ６Ｌ２に出力する加算器４４Ｌ２と、回路１０Ｌ３の出力信号とクロストークキャンセラ１０Ｌ１Ｌ３，１０Ｌ２Ｌ３からのクロストークキャンセリング信号とを加算し、再生用小型スピーカ６Ｌ３に出力する加算器４４Ｌ３とを備えている。
【００６３】
信号処理ユニット４３の前段に配置された２２Ｌ３，３２Ｌ３は、伝達関数がそれぞれＤＬ３，ＣＬ３の頭部伝達関数フィルタである。このように、処理を左右二つ独立に分けることにより、処理を簡略化し、回路を簡略化することができる。なお、右用の信号処理ユニットは、左用の処理ユニット４３と同様の構成で、同様の動作を行うので、その説明を省略する。
【００６４】
第１５図は、本実施の形態にかかる信号処理ユニット４３の作用を説明するための説明図である。信号処理ユニット４３の作用を説明するために、たとえば、位置ＢＬ１，ＢＬ２，ＢＬ３に小型マイク３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３を配置したとする。なお、位置ＢＬ３は、相対的に位置ＡＬ３と同一となる位置である。頭部伝達関数フィルタ２２Ｌ１，３２Ｌ１からの信号が入力されると、回路１０Ｌ１は、再生用小型スピーカ６Ｌ１から小型マイク３Ｌ１に至るまでの特性を補正する信号を出力する、また、クロストークキャンセラ１０Ｌ１Ｌ２，１０Ｌ１Ｌ３は、再生用小型スピーカ６Ｌ１から出力されて小型マイク３Ｌ２，３Ｌ３で検出されるクロストーク成分を主に打ち消すためのクロストークキャンセリング信号を生成する。
【００６５】
同様に、頭部伝達関数フィルタ２２Ｌ２，３２Ｌ２からの信号が入力されると、回路１０Ｌ２は、再生用小型スピーカ６Ｌ２から小型マイク３Ｌ２に至るまでの特性を補正する信号を出力する、また、クロストークキャンセラ１０Ｌ２Ｌ１，１０Ｌ２Ｌ３は、再生用小型スピーカ６Ｌ２から出力されて小型マイク３Ｌ１，３Ｌ３で検出されるクロストーク成分を主に打ち消すためのクロストークキャンセリング信号を生成する。
【００６６】
また、頭部伝達関数フィルタ２２Ｌ３，３２Ｌ３からの信号が入力されると、回路１０Ｌ３は、再生用小型スピーカ６Ｌ３から小型マイク３Ｌ３に至るまでの特性を補正する信号を出力する、また、クロストークキャンセラ１０Ｌ３Ｌ１，１０Ｌ３Ｌ２は、再生用小型スピーカ６Ｌ３から出力されて小型マイク３Ｌ１，３Ｌ３で検出されるクロストーク成分を主に打ち消すためのクロストークキャンセリング信号を生成する。
【００６７】
これらの補正のための信号は加算器４４Ｌ１，４４Ｌ２，４４Ｌ３によってそれぞれ合成され、再生用小型スピーカ６Ｌ１，６Ｌ２，６Ｌ３からクロストーク成分および直接成分を補正する音波が再生される。この再生を各再生用小型スピーカ６Ｌ１，６Ｌ２，６Ｌ３から同時に行うことによって、信号処理ユニット４３に入力された信号と同じ信号が、小型マイク３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３の出力端子１２Ｌ１，１２Ｌ２，１２Ｌ３から出力される。すなわち、録音時の音圧ＰＡＬ１，ＰＡＬ２，ＰＡＬ３と、再生時の音圧ＰＢＬ１，ＰＢＬ２，ＰＢＬ３とが一致することになる。そして、左右の信号処理ユニットにより、左右同時に信号処理を行うことにより、信号処理ユニットを簡略化しつつ、適切な立体音場再生を行うことができる。
【００６８】
さらに、一つの耳に対して４つ以上の小型マイク，再生用小型スピーカを設けるようにしてもよい。第１６図は、本実施の形態にかかる小型マイクの配置の他の例を示す説明図であり、第１７図は、本実施の形態にかかる再生用小型スピーカの配置の他の例を示す説明図である。この例では、さらに、ＨＡＴＳ２の両耳近傍の位置ＡＬ４，ＡＲ４に、それぞれ小型マイク３Ｌ４，３Ｒ４が設けられており、また、位置ＡＬ４，ＡＲ４に対応する位置ＢＬ４，ＢＲ４の近傍に再生用小型スピーカ６Ｌ４，６Ｒ４が設けられている。
【００６９】
ここで、位置ＡＬ１〜ＡＬ４およびＡＲ１〜ＡＲ４は、３角錐（４面体）の頂点となる位置となっている。すなわち、位置ＡＬ１〜ＡＬ４またはＡＲ１〜ＡＲ４を直線で結んだ場合、立体を形成するような位置となっている。従って、位置ＢＬ１〜ＢＬ４，ＢＲ１〜ＢＲ４も３角錐（４面体）の頂点となる位置となる。このように、３次元的に録音，再生のための位置を構成することにより、よりリアルな立体的な音場の再生が期待できる。録音，再生のための位置は、さらに多数であってもよい。
【００７０】
以上のように、本発明にかかる立体音場再生装置は、楽音再生や、バーチャルリアリティー等への応用に適している。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したとおり、この発明によれば、音波出力手段（以後スピーカという）の音波出力先として耳とその近傍に配置されたスピーカとの間の３次元空間内に位置する音圧点を対象としているので、個人差が大きくて特性の違いが出てしまう外耳道の影響が無くなるとともに、頭部および耳朶の反射特性を活かすことによって、直接耳を音圧制御するよりも自然な音を再生することができるという効果を奏する。
【００７２】
また、所定の位置とは録音時におけるマイクの位置に対応する位置とし、前記所定の音圧とは録音時と同じ音圧としたので、マイクにより収録した音圧が、それぞれの収録位置に対応する使用者の頭部周辺の位置で適切に再生され、録音対象の立体音場を使用者の両耳近傍で適切に再生することができる。
【００７３】
また、保持手段が、使用時に使用者の頭部に装着され、複数の音波出力手段を使用者の各耳の周辺に保持するため、使用者の各耳の周辺に複数の音波出力手段を容易に配置することができる。
【００７４】
また、複数の音波出力手段が、使用者の両耳近傍において、一つの耳に対して少なくとも二つ対応するように配置されるため、立体音場をより適切に再生することができる。
【００７５】
また、複数の検出手段が、録音時に、人体の頭部または人体を模した模擬手段の頭部に対して、使用者の頭部に対する複数の音波出力手段の位置と同じ関係となる位置またはその近傍に配置され、音場を検出し、複数の音波出力手段への信号を生成する。これにより、頭部伝達関数を算出する必要がなくなり、また、頭部周辺の音場の実測値を用いて立体音場を再生することができるため、立体音場をより適切に再生することができる。
【００７６】
また、第２の信号処理手段が、複数の音波出力手段への信号に対して、音像を定位させる位置から複数の音波出力手段それぞれの近傍までの特性を用いた処理を行うため、所望の音像を所望の位置に定位させることができる。
また、複数の音波出力手段が、使用者の両耳近傍において、一つの耳に対して少なくとも４つ対応し、一つの耳に対応する任意の４つの音波出力手段が三角錐の各頂点に位置するように配置されるため、より立体的な音場を再生することができる。
【００７７】
また、第１の信号処理手段が、複数の音波出力手段全てと使用者の頭部との間の特性および複数の音波出力手段全ての相互間の特性を同時に補正する信号処理を行うため、立体音像をより適切に再生することができる。
【００７８】
また、複数の音波出力手段それぞれが、使用者の両耳のいずれか一方に対応し、第３の信号処理手段が、一方の耳に対応する音波出力手段全てと使用者の頭部との間の特性および一方の耳に対応する音波出力手段全ての相互間の特性を補正する信号処理を行い、第４の信号処理手段が、他方の耳に対応する音波出力手段全てと使用者の頭部との間の特性および他方の耳に対応する音波出力手段全ての相互間の特性を補正する信号処理を行うことにより、信号処理の計算量を削減するため、信号処理のためのハードウェアを簡略化することができ、コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１図は、本発明の一実施の形態にかかる立体音場再生装置の構成を示す説明図である。
【図２】第２図は、本実施の形態にかかるスピーカ部の構成を示す斜視図である。
【図３】第３図は、本実施の形態にかかる小型マイクの配置の一例を示す説明図である。
【図４】第４図は、本実施の形態にかかる再生用小型スピーカの配置の一例を示す説明図である。
【図５】第５図は、本実施の形態にかかる録音処理を説明するための説明図である。
【図６】第６図は、本実施の形態にかかる再生処理を説明するための説明図である。
【図７】第７図は、第１図に示した本実施の形態にかかる信号処理ユニットの構成の一例を示すブロック図である。
【図８】第８図は、本実施の形態にかかる信号処理ユニットの作用を説明するための説明図である。
【図９】第９図は、本実施の形態にかかる立体音場再生装置の動作の流れを示すフローチャートである。
【図１０】第１０図は、本実施の形態にかかる頭部伝達関数フィルタの構成の一例を示すブロック図である。
【図１１】第１１図は、本実施の形態にかかる他の頭部伝達関数フィルタの構成を示すブロック図である。
【図１２】第１２図は、本実施の形態にかかる音源が二つの場合の録音処理を説明するための説明図である。
【図１３】第１３図は、本実施の形態にかかる小型マイクの配置の他の例を示す説明図である。
【図１４】第１４図は、本実施の形態にかかる他の信号処理ユニットの構成を示すブロック図である。
【図１５】第１５図は、本実施の形態にかかる他の信号処理ユニットの作用を説明するための説明図である。
【図１６】第１６図は、本実施の形態にかかる小型マイクの配置の他の例を示す説明図である。
【図１７】第１７図は、本実施の形態にかかる再生用小型スピーカの配置の他の例を示す説明図である。
【図１８】第１８図は、従来のＯＳＳの構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１  立体音場、２  ダミーヘッド、３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｒ１，３Ｒ２ 各小型マイク、４  信号処理ユニット、５  使用者、６Ｌ１，６Ｌ２，６Ｒ１，６Ｒ２  再生用小型スピーカ、６Ｌ１，６Ｌ２，６Ｒ１，６Ｒ２  小型マイク、７  保持部、８  音源。
【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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