(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受聴者に対して略左右対称で前方に配置した一対のトランジュ−サから、入力されたリア用サラウンド信号を、フィルタ手段により前記受聴者の左右側方又は左右前後に音像定位させて再生するサラウンド信号処理装置において、
前記一対のトランジュ−サから前記受聴者の理想位置より側方の受聴位置までの夫々の距離の差に基づく時間差及びレベル差相当分の信号を、前記フィルタ手段の前記側方の受聴位置側のスピーカの出力信号より遅延及びレベル調整して取り出し、この取り出した信号を前記出力信号に再度加算する構成としたことを特徴とするサラウンド信号処理装置。
【請求項２】
受聴者に対して略左右対称で前方に配置した一対のトランジュ−サから、入力されたリア用サラウンド信号を、フィルタ手段により前記受聴者の左右側方又は左右前後に音像定位させて再生するサラウンド信号処理装置において、
前記一対のトランジュ−サから前記受聴者の理想位置より側方の受聴位置までの夫々の距離の差に基づく時間差及びレベル差相当分の信号を、前記リア用サラウンド信号より遅延及びレベル調整し、この遅延及びレベル調整した信号と前記リア用サラウンド信号との加算した信号を前記フィルタ手段に入力する構成としたことを特徴とするサラウンド信号処理装置。
【請求項３】
請求項１記載のサラウンド信号処理装置において、前記フィルタ手段の前段側に、前記一対のトランジュ−サから再生される左右一対のサラウンド信号を互いに非相関性を持たせた疑似ステレオ回路と、この回路内に一対のリア用サラウンド信号に振幅差を持たせる振幅調整手段とを設けたことを特徴とするサラウンド信号処理装置。
【請求項４】
請求項３記載のサラウンド信号処理装置において、遅延時間の異なる複数のリア用サラウンド信号を振幅調整して加算することにより疑似ステレオ化する一対のリア用サラウンド信号に反射音を付加する反射音付加回路をさらに備えたことを特徴とするサラウンド信号処理装置。
【請求項５】
受聴者に対して略左右対称で前方に配置した一対のトランジュ−サから、入力されたリア用サラウンド信号を、フィルタ処理により前記受聴者の左右側方又は左右前後に音像定位させて再生するサラウンド信号処理方法において、
前記一対のトランジュ−サから前記受聴者の理想位置より側方の受聴位置までの夫々の距離の差に基づく時間差及びレベル差相当分の信号を、前記フィルタ処理の前記側方の受聴位置側のスピーカの出力信号より遅延及びレベル調整して取り出し、この取り出した信号を前記出力信号に再度加算するステップを含むようにしたことを特徴とするサラウンド信号処理方法。
【請求項６】
請求項５記載の処理ステップをコンピュータによりプログラムを実行させるコンピュータ読取り可能な記録媒体。
【請求項７】
受聴者に対して略左右対称で前方に配置した一対のトランジュ−サから、入力されたリア用サラウンド信号を、フィルタ処理により前記受聴者の左右側方又は左右前後に音像定位させて再生するサラウンド信号処理方法において、
前記一対のトランジュ−サから前記受聴者の理想位置より側方の受聴位置までの夫々の距離の差に基づく時間差及びレベル差相当分の信号を、前記リア用サラウンド信号より遅延及びレベル調整し、この遅延及びレベル調整した信号と前記リア用サラウンド信号とを加算し、この加算信号に前記フィルタ処理を行うステップを含むようにしたことを特徴とするサラウンド信号処理方法。
【請求項８】
請求項７記載の処理ステップをコンピュータによりプログラムを実行させるコンピュータ読取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マルチチャンネル音声信号を再生するサラウンド再生に係り、特に、一般家庭等で容易にコンピュータのディスプレイと２チャンネルステレオスピーカによりマルチチャンネル音声の再生を可能にするためのサラウンド信号処理装置、その信号処理方法、及びコンピュータ読取り可能な記録媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
（技術的背景）
従来、受聴者の位置より後方までの音場または音像定位を得ることができる立体音響の再生を行うには、ステレオ配置の前方２個のスピーカ（フロントスピーカ）とサラウンド用の後方配置のスピーカ（リアスピーカ）１個または２個の合計最低３個のスピーカが必要であり、また、１系統のサラウンド用信号を用いるサラウンド再生やハイビジョンの３−１方式のように、センタチャンネルまで再生する場合には、さらにセンタスピーカとして１個または２個のスピーカが必要で、再生するチャンネル分のアンプとケーブルなどが必要である。
【０００３】
すなわち、サラウンド再生時に必要なスピーカのセッティングとしては、例えば、図１４（Ａ）に示すように、受聴者ＬＭの前方の左右に位置するＬ及びＲチャンネルのスピーカセットと、後方の左右に位置するＳＬ及びＳＲチャンネルのサラウンド用のリアスピーカセット、またはこれに加えて、前方中央部のＣチャンネルのセンタスピーカが必要であった。
【０００４】
ところが、一般家庭においては、前記リアスピーカや前記センタスピーカを配置することはスペース的にも費用的にも困難であり、実際のスピーカセットとしては、図１４（Ｂ）に示すように、受聴者ＬＭの前方の左右に位置するＬ及びＲチャンネルのスピーカセットを備えるのみで、その場合、十分なサラウンド効果を得ることはできなくなる。特に、モノーラルのサラウンド用信号（１系統のリア用サラウンド信号）を用いるサラウンド再生方式では、受聴者後方での音場を表現することや音像の移動を表現することを特長としていたが、リアスピーカを設置しなければその効果を発揮できなかった。
【０００５】
しかしながら、最近では、前方左右のスピーカのみによる再生によっても、後方のスピーカセットを設けた場合と同様な、立体音響効果を得ることができるサラウンド信号処理装置が考えられている。
【０００６】
（従来の技術）
これは、所定位置の受聴者の前方の２つのスピーカに対して、２チャンネルステレオの本来のＬとＲの各チャンネル信号に加えて、リアチャンネルの信号を変換して得られる音像定位信号を与えたり、あるいは前方に２対のスピーカを設けておき、１対には本来のＬとＲの各チャンネルの信号のみを与えておき、他の１対には上記音像定位信号をそれぞれ与えたものである。かかる音像定位を行うことにより、受聴者後方のリアスピーカが実在しなくても、あたかも後方から音が聞こえるようなサラウンド再生が可能となる。
【０００７】
上記リアチャンネルを変換して所望の音像定位信号を得るためには、実際に配置されている一対のスピーカから受聴者の左右両耳までのそれぞれの空間の伝達特性と、音像を定位させたい後方の２つの所定位置の一方に測定時のみに配置したスピーカから受聴者の左右両耳までのそれぞれの空間の伝達特性とを用いて演算が行われる。すなわちコンボルバ（畳み込み演算処理回路）などを用いたフィルタ演算が行われる。
【０００８】
この音像定位信号を利用した従来のサラウンド信号処理装置の構成と原理を説明すると、以下の通りである。
図１５は、音像定位技術を利用したサラウンド信号処理装置のシステムを概略説明するための構成図である。同図において、１００は、４チャンネルの例として、２チャンネルのステレオ信号Ｌ，Ｒ、ステレオ中央の定位を改善するためのセンタチャンネル信号Ｃ、及びサラウンド立体音響効果を得るためのリアチャンネル信号Ｓを受けて、受聴者ＬＭを取り囲むサラウンド再生を行うために、リアチャンネル信号Ｓとセンタチャンネル信号Ｃとを各々空間の意図した位置に定位させる音像定位信号に変換するサラウンド信号処理装置である。
前記ステレオ信号Ｌ，Ｒと前記音像定位信号とを受聴者ＬＭの前方左右に配置するスピーカＳＰ1 ，ＳＰ2 から再生することにより、本来、必要とする受聴者ＬＭの後方左右に配置するリアスピーカＳＰ3 ，ＳＰ4 、受聴者ＬＭの前方中央部に配置するセンタスピーカＳＰ5 、受聴者ＬＭの後方中央に配置するリアスピーカＳＰ6 を不要にしてサラウンド立体音響効果を得るものである。
【０００９】
また、図１６は、ステレオ配置の２本のスピーカＳＰ1 ，ＳＰ2 によって受聴者ＬＭを取り囲む空間の意図した位置に音像を定位させる原理を説明する図である。同図において、今、左側のスピーカＳＰ1 から受聴者ＬＭの左右両耳までの伝達特性（インパルス応答の周波数応答）をｈ1L，ｈ1R、また、右側のスピーカＳＰ2 から受聴者ＬＭの左右両耳までの伝達特性をｈ2L，ｈ2Rとする。また、目的とする定位位置ｘに実際のスピーカを配置した時の受聴者ＬＭの左右両耳までの伝達特性をｐLx，ｐRxとする。なお、ここで、各伝達特性は無響空間にスピーカと人頭またはダミーヘッド及び両耳位置のマイクを配置して測定したものに適切な波形処理などを施したものを用いている。
【００１０】
次に、定位させたい音響信号のソースＸに伝達特性がｃｆLx，ｃｆRxで表せられる信号変換回路１０１Ａ，１０１Ｂに通して得られる信号をそれぞれスピーカＳＰ1 ，ＳＰ2 で再生することを考える。このとき、受聴者ＬＭの左右両耳に得られる信号をｅL ，ｅR とすると、
【００１１】
ｅL ＝ｈ1L・ｃｆLx・Ｘ＋ｈ2L・ｃｆRx・Ｘ            ・・・（11ａ）      ｅR ＝ｈ1R・ｃｆLx・Ｘ＋ｈ2R・ｃｆRx・Ｘ            ・・・（11ｂ）となる。
【００１２】
一方、ソースＸを目的の定位位置から再生した時に受聴者ＬＭの左右両耳に得られる信号をｄL ，ｄR とすると、
ｄL ＝ｐLx・Ｘ                                      ・・・（12ａ）      ｄR ＝ｐRx・Ｘ                                      ・・・（12ｂ）となる。
【００１３】
今、スピーカＳＰ1 ，ＳＰ2 の再生により受聴者ＬＭの左右両耳に得られる信号が目的位置からソースを再生したときの信号に一致すれば、受聴者ＬＭはあたかも目的位置にスピーカが存在するように音像を認識することになる。
すなわち、条件ｅL ＝ｄL 、ｅR ＝ｄR と、式（11ａ) （11ｂ) （12ａ) （12ｂ）より、Ｘを消去すると、
【００１４】
ｈ1L・ｃｆLx＋ｈ2L・ｃｆRx＝ｐLx                    ・・・（13ａ）      ｈ1R・ｃｆLx＋ｈ2R・ｃｆRx＝ｐRx                    ・・・（13ｂ）となる。
【００１５】
そして、式（13ａ）,(13ｂ）からｃｆLx，ｃｆRxを求めると、
ｃｆLx＝（ｈ2R・ｐLx−ｈ2L・ｐRx）／Ｈ              ・・・（14ａ）      ｃｆRx＝（−ｈ1R・ｐLx＋ｈ1L・ｐRx）／Ｈ            ・・・（14ｂ）          但し、Ｈ＝ｈ1L・ｈ2R−ｈ2L・ｈ1R                ・・・（14ｃ）となる。
【００１６】
したがって、式（14ａ）〜（14ｃ）により算出した伝達特性ｃｆLx，ｃｆRxの信号変換回路１０１Ａ，１０１Ｂ（以下、位置ｘのための定位フィルタまたは単にフィルタと呼ぶ）を用いて定位させたい信号を処理すれば、目的の位置ｘの音像を定位させることができることになる。
【００１７】
つまり、リアスピーカの設置位置を音像定位置ｘとした一対の定位フィルタで、サラウンド信号を処理し、フロントスピーカＳＰ1 ，ＳＰ2 から再生すればよいことになる。そして、一対の定位フィルタを複数対組み合わせて、例えば、図１７，図１８に示すようなサラウンド信号処理装置が構成されていた。
【００１８】
図１７はサラウンドデコーダＳＤから出力される２チャンネルステレオ信号Ｌ，Ｒと、１チャンネルのセンターチャンネル信号Ｃ、２チャンネルのサラウンド（リア）チャンネル信号ＳＬ，ＳＲを受けて、リアチャンネル信号ＳＬ，ＳＲを受聴者左右後方の対称位置に再生するように音像定位処理する装置である。
【００１９】
同装置では、リアチャンネル信号ＳＬ，ＳＲごとに一対の定位フィルタ（フィルタ１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ａ，１０１Ｂ）が設けられ、図１５に示す仮想的なリアスピーカＳＰ3 ，ＳＰ4 の位置に音像定位させている。つまり、Ｌ，Ｒ，Ｃ信号と音像定位処理された信号を加算し、前方の一対のスピーカＳＰ1 ，ＳＰ2 から再生している。この装置では、リアチャンネル信号ＳＬ，ＳＲに対して、総計４個のフィルタで音像定位処理する必要がある。
【００２０】
また、図１８はモノーラルの１系統のリアのサラウンド用信号を用いるサラウンド再生方式に対応した従来の装置である。この構成では、１チャンネル分の一対の定位フィルタ（フィルタ１０１Ａ，１０１Ｂ）が設けられ、総計２個のフィルタでリア用サラウンド用信号Ｓを、図１５に示す仮想的なリアスピーカＳＰ6 の位置に定位させていた。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来のサラウンド信号処理装置は、前方一対のスピ−カから受聴者の両耳までの頭部伝達関数（ＨＲＴＦ）と後方のサラウンドスピ−カからのＨＲＴＦを基に信号処理を行いサラウンド信号成分を後方のスピ−カなしで前方の一対のスピ−カにより受聴者の左右側方もしくは左右後方に音像定位させるものである。
そのために、ＨＲＴＦの条件すなわち左右のスピ−カよりの距離もしくは到達時間の条件が満たされる受聴者は上記従来装置が目的とするサラウンド効果音が得られるが、その条件に外れた場所に位置する受聴者はその効果を楽しむことができない。
例えば、複数人が並んで受聴しようとしたり、一人で受聴しようとする場合であって、その効果を得るための範囲が非常に制約されてしまうという問題点があった。
【００２２】
そこで、本発明はそのような制約を広げて上記の問題に対応したサラウンド信号処理装置及びその信号処理方法、並びにコンピュータ読取り可能な記録媒体を提供することを目的とするものである。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、次の（１）〜（８）に記載の手段より成る。
すなわち、
（１）受聴者に対して略左右対称で前方に配置した一対のトランジュ−サから、入力されたリア用サラウンド信号を、フィルタ手段により前記受聴者の左右側方又は左右前後に音像定位させて再生するサラウンド信号処理装置において、
前記一対のトランジュ−サから前記受聴者の理想位置より側方の受聴位置までの夫々の距離の差に基づく時間差及びレベル差相当分の信号を、前記フィルタ手段の前記側方の受聴位置側のスピーカの出力信号より遅延及びレベル調整して取り出し、この取り出した信号を前記出力信号に再度加算する構成としたことを特徴とするサラウンド信号処理装置。
（２）受聴者に対して略左右対称で前方に配置した一対のトランジュ−サから、入力されたリア用サラウンド信号を、フィルタ手段により前記受聴者の左右側方又は左右前後に音像定位させて再生するサラウンド信号処理装置において、
前記一対のトランジュ−サから前記受聴者の理想位置より側方の受聴位置までの夫々の距離の差に基づく時間差及びレベル差相当分の信号を、前記リア用サラウンド信号より遅延及びレベル調整し、この遅延及びレベル調整した信号と前記リア用サラウンド信号との加算した信号を前記フィルタ手段に入力する構成としたことを特徴とするサラウンド信号処理装置。
（３）請求項１記載のサラウンド信号処理装置において、前記フィルタ手段の前段側に、前記一対のトランジュ−サから再生される左右一対のサラウンド信号を互いに非相関性を持たせた疑似ステレオ回路と、この回路内に一対のリア用サラウンド信号に振幅差を持たせる振幅調整手段とを設けたことを特徴とするサラウンド信号処理装置。
（４）請求項３記載のサラウンド信号処理装置において、遅延時間の異なる複数のリア用サラウンド信号を振幅調整して加算することにより疑似ステレオ化する一対のリア用サラウンド信号に反射音を付加する反射音付加回路をさらに備えたことを特徴とするサラウンド信号処理装置。
（５）受聴者に対して略左右対称で前方に配置した一対のトランジュ−サから、入力されたリア用サラウンド信号を、フィルタ処理により前記受聴者の左右側方又は左右前後に音像定位させて再生するサラウンド信号処理方法において、
前記一対のトランジュ−サから前記受聴者の理想位置より側方の受聴位置までの夫々の距離の差に基づく時間差及びレベル差相当分の信号を、前記フィルタ処理の前記側方の受聴位置側のスピーカの出力信号より遅延及びレベル調整して取り出し、この取り出した信号を前記出力信号に再度加算するステップを含むようにしたことを特徴とするサラウンド信号処理方法。
（６）請求項５記載の処理ステップをコンピュータによりプログラムを実行させるコンピュータ読取り可能な記録媒体。
（７）受聴者に対して略左右対称で前方に配置した一対のトランジュ−サから、入力されたリア用サラウンド信号を、フィルタ処理により前記受聴者の左右側方又は左右前後に音像定位させて再生するサラウンド信号処理方法において、
前記一対のトランジュ−サから前記受聴者の理想位置より側方の受聴位置までの夫々の距離の差に基づく時間差及びレベル差相当分の信号を、前記リア用サラウンド信号より遅延及びレベル調整し、この遅延及びレベル調整した信号と前記リア用サラウンド信号とを加算し、この加算信号に前記フィルタ処理を行うステップを含むようにしたことを特徴とするサラウンド信号処理方法。
（８）請求項７記載の処理ステップをコンピュータによりプログラムを実行させるコンピュータ読取り可能な記録媒体。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態につき、好ましい実施例により説明する。
本発明は、本発明者らの次の検証に基づいて成されたものである。
すなわち、前方のスピ−カ（トラジューサ）から等距離にある受聴者は、多少前後位置に移動してもサラウンド効果が得られること、また、受聴者に到達する音の成分において、部屋の反射音特性で左右のスピ−カから等時間で到達する成分がある場合にも、サラウンド効果が得られることが検証されているものである。
【００２５】
つまり、受聴者が本来の理想位置にいなくても、左右のスピ−カより、等距離、又は等時間で左右の耳に音が到達するような位置で、しかも、その音が支配的信号として再生されるならば、サラウンド音効果が得られることが検証されている。本発明は、このような現象を利用して成されたものである。
【００２６】
図１は、本発明の基本的原理を説明するための図で、スピ−カＳＰＬ，ＳＰＲに対して受聴者が３人並んだ場合を想定した図である。
特に、本実施例では、一般家庭におけるテレビジョンを使用してサラウンド効果を得ることを想定したものである。
この場合、テレビジョンの画面を十分に観賞できる左右のスピ−カの距離程度を視聴者の座る範囲と考え、ここで、仮に前方のスピ−カ間の距離ｗを８０ｃｍとし、３人（Ａ，Ｂ，Ｃ）が横に並んで座っているスピ−カＳＰＬ，ＳＰＲまでの距離Ｌを２ｍとし、３人が横並びしている頭部中心からの間隔位置Ｅを夫々６０ｃｍと仮定する。
【００２７】
このようにして、まず、３人の受聴者Ａ，Ｂ，Ｃのうち左右のスピ−カＳＰＬ，ＳＰＲより等距離の位置にある中心の者Ｂに対しては、従来と同様の手法により本来の効果が得られるように音像定位フィルタを作成する。
【００２８】
次に、左右の２人Ａ，Ｃに対しては、次のように考える。
なお、この場合、Ａ，Ｃは中心者Ｂに対して、互いに対称であるため、説明はＡのみにて行なう。また、説明を簡略化するために距離Ｌに対し、受聴者の頭部の大きさは無視し、頭部中心において時間差を考えることとする。
【００２９】
ここで、左のスピ−カＳＰＬより受聴者Ａの頭部中心への距離ＴＬは、
ＴＬ＝（Ｌ2＋（０．２ｍ）2 ）1/2 ＝２．００９９７５（ｍ）
同様に、左のスピ−カＳＰＲより受聴者Ａの頭部の中心への距離ＴＲは、
ＴＲ＝（Ｌ2 ＋（１ｍ）2 ）1/2 ＝２．２３６０６（ｍ）
そして、ＴＬとＴＲとの差は、２２．７ｃｍ、音速は常温で３４０ｍ／ｓｅｃであるから、これは時間差ｔ＝０．６６７ｍｓｅｃとなる。
【００３０】
また、スピーカＳＰＬとスピーカＳＰＲとからの音のレベル差についても考える。
ここで、ＴＬの延長上で、スピーカＳＰＲと等距離にある仮想スピーカをＳＰＫとする。本来、視聴者Ａに対して等距離にあるスピーカから同一音量が放音されるとすれば、視聴者Ａには同一音量で聞こえる筈である。
ところが、左スピーカＳＰＬが視聴者Ａに対して右のスピーカＳＰＲよりα分だけ短い距離に配置されているとしたら、その距離分（α）の音量を調整する必要がある。
【００３１】
従って、左スピ−カＳＰＬから放音する信号をｔ時間遅らせると共に、スピ−カＳＰＬの音量レベルを右スピーカＳＰＲの音量レベルに比べ、その距離の差（α）に応じて下げれば、受聴者Ａはサランド効果を得ることができる。また、ＣについてはＡと対称な位置にいるので、同様に右スピ−カＳＰＲから放音する信号をｔ時間遅らせると共に、スピ−カＳＰＲの音量レベルを左スピーカＳＰＬの音量レベルに比べ、距離の差（α）に応じて下げるようにすれば良い。
【００３２】
次に、前記の遅延及びレベル調整した信号をそれぞれのスピーカから放音した時、それらの左右音が受聴者Ａ，Ｂ，Ｃにどのように聞こえるかにつき考察する。中央の受聴者Ｂは左右のスピ−カより、等距離、又は等時間という条件の信号をｔ時間遅れて２度聴くことになるが、一般的に数ｍｓ以下で続く同じような信号はマスキング効果によりかき消され、最初の音だけが聞こえて本来のサラウンド効果が得られるものである。
【００３３】
また、次に、左の受聴者Ａで考えると、図２に示すように、通常の左のスピ−カＳＰＬからの音ｓｐｌと、これと対となる右のスピ−カＳＰＲからの音ｓｐｒと、夫々ｔ時間遅れてゲイン調整された信号ｇ×ｓｐｌ（ｔ），ｇ×ｓｐｒ（ｔ）とがタイミングを異にして聞こえる。
このような条件の信号を、受聴者Ａが試聴したところ、サラウンド効果が認められ、このような条件のない従来処理の音を試聴したところ、期待する効果は得られなかった。
このことから、受聴者Ａには、信号ｓｐｌ，ｓｐｒ（ｔ）がマスクキングされ、信号ｇ×ｓｐｌ（ｔ），ｇ×ｓｐｒ（ｔ）の方が聞こえて、サラウンド効果が得られていることが分かる。また、反対側の受聴者Ｃについても同様のことが確認された。
【００３４】
従って、上記検証結果より、前方の一対のスピ−カを用い、受聴者がその左右のスピ−カより等距離に位置し、そのＨＲＴＦを用いて音像定位を行なうシステムにおいて、その理想位置よりずれた受聴者に対し、近い方のスピ−カの信号を左右のスピ−カからの距離の差に基づく時間差及びレベル差分だけ遅延及びレベル調整し、その後にもとの信号に加えることにより、音像定位の条件が成り立ってサラウンド効果が確認されたものである。
【００３５】
次に、上述した基本的な考え方に基づいて成された実施例につき説明する。
図３は、その第１実施例に係るサラウンド信号処理装置の概略ブロック図である。
同図に示す装置は、リア用モノラルサウンド信号Ｓの入力に基づいて受聴者に対して略左右対称な前方位置に配置した一対のスピ−カＳＰＬ，ＳＰＲからサラウンド音を再生するようにしたもので、前記一対のサラウンド信号に互いに非相関性を持たせるべく信号処理するのに、リア用サラウンド信号Ｓの遅延信号とその遅延前の信号との和信号及び差信号を生成する櫛形フイルタを有する疑似ステレオ回路１と、この疑似ステレオ回路１により出力された互いに非相関関係を持たせた一対のサラウンド音を、従来に比して広範囲の位置において、略左右対称な後方位置に音像を定位させることのできる音像定位回路２とを備えている。
【００３６】
ここで、前記疑似ステレオ回路１は、サラウンド信号Ｓに遅延量を与えて遅延信号Ｓ´として出力する遅延回路１１と、もとのサラウンド信号Ｓとして加算した和信号Ｓ＋Ｓ´を出力する加算器１２と、もとのサラウンド信号Ｓに遅延信号Ｓ´を減算した差信号Ｓ−Ｓ´を出力する加算器１３とを備えている。
【００３７】
また、音像定位回路２は、前記疑似ステレオ回路１からの一対のサラウンド信号として出力される和信号と差信号との加算出力を得る加算器２１と、その和信号と差信号との減算出力を得る差分器２２と、前記加算器２１の出力を入力してコンボルバ等の畳み込み演算処理する第１のフィルタ２３と、前記差分器２２の出力を入力してコンボルバ等の畳み込み演算処理する第２のフィルタ２４と、第１のフィルタ出力と第２のフィルタ出力とを減算する差分器２５と、第１のフィルタ出力と第２のフィルタ出力とを加算する加算器２６と、前記差分器２５の出力を約１ｍＳ遅延する遅延回路２７と、この出力信号のゲインｇ（０＜ｇ＜１）を調整するためのゲイン調整回路Ｇ２と、この出力と前記差分器２５の出力とを加算する加算器２８と、前記加算器２６の出力を約１ｍＳ遅延する遅延回路２９と、この出力のゲインｇ（０＜ｇ＜１）を調整するためのゲイン調整回路Ｇ２と、この出力と前記加算器２６の出力とを加算する加算器３０とから構成されている。
【００３８】
そして、前記第１及び第２のフィルタ２３，２４の伝達特性Ｐ，Ｎは、
Ｐ＝（Ｆ＋Ｋ）／（Ｓ＋Ａ）  …（１．１）
Ｎ＝（Ｆ−Ｋ）／（Ｓ−Ａ）  …（１．２）
（ただし、Ｓは一対のスピ−カから受聴者の同じ側の耳までの伝達特性、Ａは一対のスピ−カから受聴者及び反対側の耳までの伝達特性、Ｆはサラウンド信号音像定位させたい位置から受聴者の同じ側の耳までの伝達数、Ｋはサラウンド信号を音像定位させたい位置から受聴者の反対側の耳までの伝達関数）に設定されており、伝達関数の設定によって音像定位位置に幅を持たせてサラウンド再生される範囲を設定できるように成されている。
【００３９】
以上のように、図３に示す構成においては、入力のサラウンド音Ｓは一系統のモノマルチ信号であるため、この入力信号Ｓを非相関化すべく櫛形フィルタでなる疑似ステレオ処理回路１を通し、一方は遅延回路１１により遅延した信号Ｓ´との加算出力を加算器１２によって得られると共に、もう一方は加算器１３によって遅延した信号Ｓ´との減算出力を得て、後段の音像定位回路２内の第１のフィルタ２３と、第２のフィルタ２４とで前述の演算処理により、音源を所望の位置に定位させるように処理をし、更に、これらの信号を本願発明の主要構成部である遅延回路２７、ゲイン調整回路Ｇ１及び加算器２８と、遅延回路２９、ゲイン調整回路Ｇ２及び加算器３０とに供給して、従来以上の広範囲に亘ってサラウンド効果を得るようにしたものである。
【００４０】
次に、図４を用いて本願発明の第２実施例に係るサラウンド信号処理装置につき説明する。本実施例においては、本願発明の主効果である広範囲に亘ってサラウンド効果を得ると共に、さらなる音場の広がり感を増すために、第１と第２のフィルタ２３，２４に入力する信号に振幅差を持たせ、これらの信号を夫々遅延する一対の遅延回路１１ａ，１１ｂを設け、後段のフィルタの遅延時間を自由に変えられるようにしたものである。
【００４１】
すなわち、一対のサラウンド信号に振幅差を持たせる振幅調整手段として、第１のフィルタ２３への入力側には遅延回路１１ａの前段に振幅調整用増幅器４ａを設けると共に、第２のフィルタ２４への入力側には遅延回路１１ｂの前段に振幅調整用増幅器４ｂを設け、振幅調整率を異ならせて振幅差をもたせるもので、疑似ステレオ回路１内に設けられている。
特に、本実施例の装置では、例えば、リスニングル−ムの環境に応じて、各フィルタ１２３，１２４への入力レベルを変えても良く、デッドな部屋では、第１のフィルタ２３側入力を適度に加えられて逆相関を和らげたり、ライブな部屋では、第１のフィルタ１２３側の入力を絞って虚音像を明確にするなど、様々に音場を演出し、広範囲に亘ってサラウンド効果を得るようにしたものである。
【００４２】
また、ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）で実際の信号処理を行う場合には、サラウンド音は一系統しか存在しないため、遅延線は一つで良く効率もよい。さらに、この遅延線から遅延時間の異なる信号を適宜取り出すことによって反射音を付加することができ、虚音像に距離感を得ることができ、ホ−ルや映画館で受聴するような臨場感が得られる。この構成を第３実施例として具体的に示せば、図５に示すような構成となる。
【００４３】
すなわち、図５は遅延時間の異なる複数のリニア用サラウンド信号を振幅調整して加算することにより疑似ステレオ化する一対のリア用サラウンド信号に反射音を付加する反射音付加回路５と、遅延回路２７、ゲイン調整回路Ｇ１及び加算回路２８と、遅延回路２９、ゲイン調整回路Ｇ２及び加算回路３０とを用いて音場の拡大と、その効果の得る領域の拡大とを可能にしたサラウンド信号処理装置を示したものである。
【００４４】
この反射音付加回路５は、遅延手段として遅延線１１ｃからの異なる複数のリア用サラウンド信号Ｓを取り出して、振幅調整用増幅器５１により適当に振幅調整し、加算器５２によって加算することにより、疑似ステレオ化する一対のリア用サラウンド信号に反射音を付加して、ド−ムのような大きな空間での受聴から小さい空間であるミニシアタ−までの様々な音響空間上での音場再生が広範囲の領域において極めて良好に再現できる。
なお、頭部伝達特性の周波数位相特性を完全にシュミレ−トできる構成とした。
【００４５】
次に、図６は第４実施例に係る装置で、前述の図１２において従来例として示したモノ−ラル１系統のリア用のサラウンド信号を用いるサラウンド再生装置において、加算器の前段側に、それぞれ約１ｍＳの遅延量を有する遅回路２７，２９を設けた構成である。尚、この場合、これらの遅延量は、その目的効果に応じて互いに異ならせても良い。
このような構成によっても、前述の場合と同様に、受聴者が従来以上に、サラウンド効果を楽しむ領域を広げることができる。
【００４６】
また、更に、図７は第５実施例に係る装置で、前述の図６の構成と等化構成となっているものである。
この実施例の装置によれば、遅延回路が一つで良く、回路規模が小さくできると共に、加算演算が１回で済み、信号処理ステップを簡略化できる。
このような処理ステップで処理した信号を、ディスク、テープ等の記録媒体に記録することにより、これを再生すると再生時において上述の処理が不要となる。
【００４７】
ところで、最近、パーソナルコンピュータ（以下、ＰＣ又はパソコンと称す）のマルチメディア化が急速に進んだために動画像や音声などをＰＣで扱うことが普及している。
上述したサラウンド信号処理方法をパソコンを利用して処理する場合の伝送方法及び処理方法につき、図８を用いて説明する。
同図に示すように、ディスクドライブ１０４又はネットワークターミナル１０５を介してサラウンド信号処理プログラム及びサラウンドソースが供給されるパソコン１０６は、ＭＭＸ（ＩＮＴＥＬ社のＰ５５Ｃの拡張命令セット：特定用途向けの命令セットで主として画像・音声などのデジタル信号処理を効率よく扱うために追加された命令セット）を装備するＣＰＵ（コントローラに相当）１０６ａと、データ処理時のバッファとして使用するＲＡＭ１０６ｂと、ディスクドライブ１０４又はネットワークターミナル１０５を介して入力されるデータをコンバートするデータコンバータ１０６ｃと、信号処理結果を受聴者に対し略左右対称な前方位置に配置したスピーカに供給するためのオーディオインターフェース１０６ｄとを備えている。
【００４８】
ネットワークターミナル１０５は、ＴＣＰ／ＩＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｃｏｎｔｏｒｏｌ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ／Ｉｎｔｅｒｎｅｔｅｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）と呼ばれるプロトコルを用い、データをパケット単位で伝送又は受信する。このネットワークはインターネットとして知られている。パケットにはアドレスを含むヘッダが付加されてホストが特定されるようになっている。
処理プログラムを他のホストに転送する場合には処理プログラムをディスクドライブにセットし、上記プロトコルによりパケット転送する。
処理プログラムを他のホストから受信する場合には処理プログラムを上記プロトコルによりパケット単位で受信してメモリＲＡＭ１０６ａにストアする。
【００４９】
次に、この図８に示す構成における動作を図９に示すフローチャートを参照して説明する。図９は、ディスクドライブ１０４にサラウンド信号処理プログラムが記録されたディスクをセットした状態で、プログラムロードの命令（コマンド）が図示しないキーボードから入力された場合を示し、この状態でスタートすると、ステップＳ１でプログラムロードであることがわかる（コマンドが入力されるとプログラムロードであると判断する）。プログラムデータを読み出してＣＰＵ１０６ａの内部ＲＡＭに供給し（ステップＳ２）プログラムロードが終了したときにプログラムロードフラグをセットして（ステップＳ３）終了する。このとき、ＣＰＵ１０６ａは、ＭＭＸ対応であるため、高速で信号処理が可能になる。
【００５０】
次に、ディスクドライブ１０４に、サラウンドソースが記録されたディスクをセットした状態で、プレイ命令が図示しないキーボードから入力され、この状態でスタートすると、ステップＳ１でプログラムロードフラグをみてプログラムがセットされているとわかるので（ステップＳ１でＮＯ）ステップＳ４に進み、ここで、ディスクの最初のトラック（特別トラック）をアクセスしてそのディスクの種類を表すサブコードの読み取りからサラウンドソースであることを判断してＹＥＳであれば、ステップＳ５で次のトラックからデータをリードしデコード処理し、オーディオインターフェース１０６ｄに処理データをセットして（ステップＳ６）ステップＳ５に戻り、上記デコード処理などを繰り返す。オーディオインターフェース１０６ｄは受け取ったデータを所定のサンプリング周期でＤ／Ａ変換してアナログ信号にしてスピーカに供給する。ステップＳ４でＮＯであれば演奏不能を表示して（ステップＳ７）終了する。
【００５１】
ここで、上述したステップＳ５でのデコード処理でなされるサラウンド信号処理プログラムは、例えば、図１０に示す処理ステップで構成される。この処理ステップは、図６に対応した処理ステップである。
すなわち、ステップＳ１００において、リアサラウンド信号を含むマルチチャンネル音声信号のデコード処理を行い、続くステップＳ１０１で前記左右一対のリアサラウンド信号の各チャンネル毎に頭部伝達関数に基づいたフィルタ係数が設定されたコンボルバを実現するフィルタ処理により音像定位処理を行う。更に、この処理した信号をステップＳ１０２で一方側のチャンネル信号を約１ｍｓ遅延し、ステップ１０２ａで、この信号のゲインｇ（０＜ｇ＜１）を調整する。そして、続くステップＳ１０３で他方のチャンネルの信号を同様に遅延すると共に、ステップ１０３ａでゲイン調整をし、これらの両チャンネル信号をステップＳ１０４でそれぞれ互いに加算した後、出力ステップＳ１０５を介して図８に示すオーディオインターフェース１０６ｄに出力する。
【００５２】
また、図７に対応すれば、図１１に示したような処理ステップとすることもできる。
すなわち、ステップＳ２００において、リアサラウンド信号を含むマルチチャンネル音声信号のデコード処理を行い、次のステップＳ２０１において、リアサラウンド信号を約１ｍｓ遅延し、この遅延した信号のゲインｇ（０＜ｇ＜１）を調整すると共に、これらの処理した信号と処理していない信号とを加算し、ステップＳ２０２において、リアサラウンド信号の各チャンネル毎に頭部伝達関数に基づいたフィルタ係数が設定されたコンボルバを実現するフィルタ処理により音像定位処理を行う。更に、これら処理した信号をステップＳ２０３で、各加算器において左又は右信号（Ｌ又はＲ信号）及びセンター信号（Ｃ信号）を加算して、出力ステップＳ２０４を介して図８に示すオーディオインターフェース１０６ｄに出力する。
【００５３】
さらに、ディスクなどの記録媒体として、記録面に複数のトラックが形成され、かつ各トラックが複数のセクタに分割され、各セクタに固有のアドレスが付されているディスクを用い、その記録面に、前記サラウンド信号処理プログラムが複数のセクタに記録された第１データエリアと、サラウンドソースが前記複数のセクタとは異なるセクタに記録された第２データエリアと、記録面に前記第１と第２データエリアがあることを示すデータが記録されたＴＯＣ（TABLE OF CONTENTS）エリアとを設けることで、第１データとしてサラウンド信号処理プログラムを記録し、第２データとしてサラウンドソースを記録するようにすれば、サラウンド信号処理プログラムとサラウンドソースとの両者が記録されたコンピュータソフトを提供することができる。
【００５４】
図１２は記録媒体の好ましい実施例として示すデータ記録済ディスクの平面を模式的に示す図である。図１２に示すディスクＤは、例えばＣＤプラス（System IdentifiierがＣＤ  ＰＬＵＳとされる）あるいはエンハンストミュージックＣＤとも呼ばれる規格ディスクで規定されている直径１２０ｍｍの光記録媒体であり、内周から外周に向かって第１リードインエリアＤ１、第１データエリアＤ２、第１リードアウトエリアＤ３、第２リードインエリアＤ４、第２データエリアＤ５、第２リードアウトエリアＤ６の順で各領域が略同心円状に配列されている。ここで、第１リードインエリアＤ１は、第１データエリアＤ２の各データのアドレスなどを記録しておく第１ＴＯＣを構成し、また、第２リードインエリアＤ４は、第２データエリアＤ５の各データのアドレスなどを記録しておく第２ＴＯＣを構成している。
【００５５】
記録媒体として、図１２に示すディスクを用いた場合の図８に示すＣＰＵ１０６ａによる動作を図１３に示すフローチャートを参照して説明する。
図１２に示すような２つのデータ領域を持つ複合ディスク７がディスクドライブ４にセットした状態で、プレイの指示が図示しないキーボードから入力された場合に、まず、プログラムのロードが済んでいるかフラグを見て判断し（ステップＳ１１）、ＮＯであれば、図１２に示す内側の第１データエリアＤ２の第１リードインエリアＤ１をみてＣＰＵのプログラム用データ領域を知り、第１データエリアＤ２に記録されているプログラムを順次ＣＰＵの内部ＲＡＭにロードしてプログラムロードが終了するまで続ける（ステップＳ１２〜Ｓ１５）。もし、プログラムが不在であると判断すると（ステップＳ１３でＹＥＳ）終了する。
【００５６】
プログラムロードが終了した場合（ステップＳ１５でＹＥＳ）、第１データのプログラムの後に収納しているテストデータを読み出してＲＡＭ１０６ｂにロードする（ステップＳ１６）（ただし、ない場合にはこのステップは行わない）。そして、デコードプログラムを稼働させてテストデコード処理する（ステップＳ１７）。その結果、正しくデコードされたと判断された場合（あらかじめ正しいデコード信号がテストデータに対になって供給されているので、それらをコンペアすることによって正しいか否かが判断される）、プログラムロードが済んでいることを示すフラグをセットして（ステップＳ１９）ステップＳ１１に戻る。ステップＳ１８でＮＯであれば演奏不能をディスプレイ上に表示して終了する。
ステップＳ１１において、ＹＥＳと判断された場合、すなわち、プログラムロード済みである場合は、第２データエリアＤ５に記録されている第２データをリード（読み出し）し、エンド・オブ・ファイル（ＥＯＦ）になるまで上述したのと同様なデコード処理を行いオーディオインターフェース１０６ｄに出力する（ステップＳ２１〜Ｓ２４）。そして、ステップＳ２２でＹＥＳであれば終了する。
【００５７】
尚、前記各実施例において、ゲイン調整を遅延処理の後で行うようにしているが、遅延処理の前段側で行うようにしても良いことは勿論である。
【００５８】
【発明の効果】
本発明によれば、受聴者が従来以上の広範囲の領域においてサラウンド効果を楽しむことができる。
特に、請求項３記載の発明によれば、請求項１記載の効果に加え、リア用サラウンド信号の振幅を操作することで逆位相感を和らげることができ、音響効果を高めて自然で広がり感が向上したサラウンド空間を創出できる。
また、特に、請求項４記載の発明によれば、請求項１記載の効果に加え、反射音を付加しているので、音像の距離感が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本的原理を説明するための図である。
【図２】左右再生音のタイミング図である。
【図３】本発明の第１実施例に係るサラウンド信号処理装置の概略ブロック図である。
【図４】本発明の第２実施例に係るサラウンド信号処理装置の概略ブロック図である。
【図５】本発明の第３実施例に係るサラウンド信号処理装置の概略ブロック図である。
【図６】本発明の第４実施例に係るサラウンド信号処理装置の概略ブロック図である。
【図７】本発明の第５実施例に係るサラウンド信号処理装置の概略ブロック図である。
【図８】本発明のサラウンド信号処理方法を実施する装置として、パソコンで実施する場合の実施例に係る構成図である。
【図９】図１３に示す構成における動作を示すフローチャートである。
【図１０】図６の構成に対応したサラウンド信号処理プログラムの処理ステップを示すフローチャートである。
【図１１】図７の構成に対応したサラウンド信号処理プログラムの処理ステップを示すフローチャートである。
【図１２】記録媒体として用いるデータ記録済ディスクの平面を模式的に示す図である。
【図１３】記録媒体として、図１７に示すディスクを用いた場合の図１３に示すＣＰＵ６ａによる動作を示すフローチャートである。
【図１４】一般的なサラウンドシステムを説明するための図である。
【図１５】従来の音像定位処理を説明するための図である。
【図１６】音像定位処理の原理を説明するための図である。
【図１７】従来のサラウンド信号処理装置の構成図である。
【図１８】従来のサラウンド信号処理装置の構成図である。
【符号の説明】
１    疑似ステレオ回路
２    音像定位回路
４ａ，４ｂ，５１    振幅調整用増幅器
１１，１１ａ，１１ｂ，２７，２７ａ，２７ｂ，２９，５２    遅延回路
１２，１３，２１，２６，２８，３０    加算器
２２，２５    差分器
２３    第１のフィルタ
２４    第２のフィルタ
１０４    ディスクドライブ
１０５    ネットワークターミナル
１０６    パソコン
１２３，１２４    フィルタ
Ｄ    ディスク
Ｇ，Ｇ１，Ｇ２    ゲイン調整回路
ＳＰＬ，ＳＰＲ    スピ−カ
【図１】
0003611163.tif 000002
【図２】
0003611163.tif 000003
【図３】
0003611163.tif 000004
【図４】
0003611163.tif 000005
【図５】
0003611163.tif 000006
【図６】
0003611163.tif 000007
【図７】
0003611163.tif 000008
【図８】
0003611163.tif 000009
【図９】
0003611163.tif 000010
【図１０】
0003611163.tif 000011
【図１１】
0003611163.tif 000012
【図１２】
0003611163.tif 000013
【図１３】
0003611163.tif 000014
【図１４】
0003611163.tif 000015
【図１５】
0003611163.tif 000016
【図１６】
0003611163.tif 000017
【図１７】
0003611163.tif 000018
【図１８】
0003611163.tif 000019