(57)【要約】  センターチャンネル信号のセリフ、ボーカルの音質の明瞭さ、広いサービスエリアの確保と、聴き易いレベルの再生を図ると共に、２チャンネルのスピーカ構成で５．１チャンネルの音像定位と臨場感を得る音場制御装置を簡単な構成で実現する。  センターチャンネル信号の音質の明瞭化を図るための加算器（４、５、１０、１２）、遅延器（９）、反転器（１１）を設け、レベルの聴き易さを図るためのＶＣＡ（３）、最大値検出部（６）、レベル比較部（７）、レベル制御部（８）を設けてレベル制御を図り、５．１チャンネルの音像定位と臨場感を２チャンネルのスピーカ構成で得るため、５．１チャンネル信号のうち、サラウンド信号をサラウンドチャンネルスピーカで同じ音質と音像定位を実現するための遅延器（１５、１６）と音質補正イコライザ（１７、１８）を設け、配置された２チャンネルスピーカに信号を加算する加算器（１９、２０）を設けた音場制御装置を提供する。
2010076850.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
視聴位置の前方左右にそれぞれ配置されるＬチャンネルスピーカおよびＲチャンネルスピーカを含む複数のスピーカを用いて、視聴位置の正面に配置されるセンタースピーカ用のセンターチャンネル信号と、前記Ｌチャンネルスピーカ用のＬチャンネル信号と、前記Ｒチャンネルスピーカ用のＲチャンネル信号とを含む入力信号を音場制御するための音場制御装置であって、
前記センターチャンネル信号のレベルを、前記入力信号に含まれる他の複数の信号のレベルの最大値と比較するレベル比較部と、
前記センターチャンネル信号のレベルを増減するボリュームコントロールアンプと、
前記レベル比較部による前記比較の結果、前記センターチャンネル信号のレベルが前記他の複数の信号のレベルの最大値よりも低い場合に、前記センターチャンネル信号のレベルを増加させるように、前記ボリュームコントロールアンプを制御するレベル制御部とを備える
音場制御装置。
【請求項２】
前記音場制御装置は、さらに、
前記ボリュームコントロールアンプによりレベルを増減された前記センターチャンネル信号を、前記Ｌチャンネル信号に加算して、前記Ｌチャンネルスピーカに出力する第１の加算器と、
前記ボリュームコントロールアンプによりレベルを増減された前記センターチャンネル信号を、前記Ｒチャンネル信号に加算して、前記Ｒチャンネルスピーカに出力する第２の加算器とを備え、
前記レベル制御部は、前記レベル比較部による前記比較の結果、前記センターチャンネル信号のレベルが前記他の複数の信号のレベルの最大値よりも低い場合に、あらかじめ記憶している上限レベルまで前記センターチャンネル信号のレベルを段階的に増加させ、前記センターチャンネル信号のレベルが前記他の複数の信号のレベルの最大値よりも高くなった場合に、前記センターチャンネル信号のレベルを前記増幅前のレベルまで段階的に減衰させるように、前記ボリュームコントロールアンプを制御する
請求項１記載の音場制御装置。
【請求項３】
前記音場制御装置は、さらに、
前記ボリュームコントロールアンプによりレベルを増減された前記センターチャンネル信号を、あらかじめ設定された時間だけ遅延させ、遅延信号を出力する第１の遅延器と、
前記第１の遅延器の出力である前記遅延信号を反転させ、反転信号を出力する反転器とを備え、
前記第１の加算器および第２の加算器のうち一方は、前記第１の遅延器から出力された前記遅延信号を前記Ｌチャンネル信号及び前記Ｒチャンネル信号の一方に加算し、
前記第１の加算器および第２の加算器のうち他方は、前記反転器から出力された前記反転信号を前記Ｌチャンネル信号及び前記Ｒチャンネル信号の他方に加算する
請求項１記載の音場制御装置。
【請求項４】
前記入力信号は、前記センターチャンネル信号、前記Ｌチャンネル信号及び前記Ｒチャンネル信号に加えてさらに、前記視聴位置の後方左に配置されるサイドサラウンドＬＳチャンネルスピーカ用のサイドサラウンドＬＳチャンネル信号および前記視聴位置の後方右に配置されるサイドサラウンドＲＳチャンネルスピーカ用のサイドサラウンドＲＳチャンネル信号を含み、
前記音場制御装置は、さらに、
前記サイドサラウンドＬＳチャンネル信号の音質を補正し、補正後の前記サイドサラウンドＬＳチャンネル信号を遅延させる第１の音質補正イコライザと、
前記サイドサラウンドＲＳチャンネル信号の音質を補正し、補正後の前記サイドサラウンドＲＳチャンネル信号を遅延させる第２の音質補正イコライザとを備え、
前記第１の加算器は、さらに前記第１の音質補正イコライザの出力信号を前記Ｌチャンネル信号に加算し、
前記第２の加算器は、さらに前記第２の音質補正イコライザの出力信号を前記Ｒチャンネル信号に加算し、
前記レベル比較器は、前記センターチャンネル信号のレベルを、前記サイドサラウンドＬＳチャンネル信号、前記サイドサラウンドＲＳチャンネル信号、前記Ｌチャンネル信号及び前記Ｒチャンネル信号のレベルの最大値と比較する
請求項１記載の音場制御装置。
【請求項５】
前記第１の音質補正イコライザは、前記サイドサラウンドＬＳチャンネル信号の定位すべき位置から前記視聴位置までの音圧周波数特性と、前記Ｌチャンネルスピーカの位置から前記視聴位置までの音圧周波数特性との差で前記サイドサラウンドＬＳチャンネル信号の音質を補正し、
前記第２の音質補正イコライザは、前記サイドサラウンドＲＳチャンネル信号の定位すべき位置から前記視聴位置までの音圧周波数特性と、前記Ｒチャンネルスピーカの位置から前記視聴位置までの音圧周波数特性との差で前記サイドサラウンドＲＳチャンネル信号の音質を補正する
請求項４記載の音場制御装置。
【請求項６】
前記入力信号は、さらにサブウーファ信号を含み、
前記第１の加算器は、さらに前記サブウーファ信号を、前記Ｌチャンネル信号に加算し、
前記第２の加算器は、さらに前記サブウーファ信号を、前記Ｒチャンネル信号に加算する
請求項１記載の音場制御装置。
【請求項７】
前記音場制御装置は、さらに、
前記入力信号に含まれる前記Ｌチャンネル信号をあらかじめ設定された時間だけ時間遅延させる第２の遅延器と、
前記入力信号に含まれる前記Ｒチャンネル信号をあらかじめ設定された時間だけ時間遅延させる第３の遅延器とを備え、
前記第１の加算器は、前記ボリュームコントロールアンプによりレベルを増減された前記センターチャンネル信号を、前記第２の遅延器によって遅延された前記Ｌチャンネル信号に加算し、
前記第２の加算器は、前記ボリュームコントロールアンプによりレベルを増減された前記センターチャンネル信号を、前記第３の遅延器によって遅延された前記Ｒチャンネル信号に加算する
請求項１記載の音場制御装置。
【請求項８】
視聴位置の前方左右にそれぞれ配置されるＬチャンネルスピーカおよびＲチャンネルスピーカを含む複数のスピーカを用いて、視聴位置の正面に配置されるセンタースピーカ用のセンターチャンネル信号と、前記Ｌチャンネルスピーカ用のＬチャンネル信号と、前記Ｒチャンネルスピーカ用のＲチャンネル信号とを含む入力信号を音場制御するための音場制御方法であって、
レベル比較部が、前記センターチャンネル信号のレベルを、前記入力信号に含まれる他の複数の信号のレベルの最大値と比較するステップと、
ボリュームコントロールアンプが、前記センターチャンネル信号のレベルを増減するステップと、
レベル制御部が、前記レベル比較部による前記比較の結果、前記センターチャンネル信号のレベルが前記他の複数の信号のレベルの最大値よりも低い場合に、前記センターチャンネル信号のレベルを増加させるように、前記ボリュームコントロールアンプを制御するステップとを備える
音場制御方法。
【請求項９】
請求項１記載の前記音場制御装置を備えたテレビ装置およびアンプ装置のいずれか１つである
コンテンツ再生装置。
【請求項１０】
請求項１記載の音場制御装置に含まれる前記レベル比較部と、前記ボリュームコントロールアンプと、前記第１の加算器と、前記第２の加算器と前記レベル制御部を備える集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチチャンネル音場再生において、５．１チャンネル信号の音場を再生するための音場制御技術、特に、前方２チャンネルのスピーカシステムでマルチチャンネル音場再生を行う音場制御技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
昨今のＡＶ機器でのオーディオ信号再生においては、ホームシアター関連技術の開発が盛んであり、衛星放送、ＤＶＤの普及により、音声の記録再生チャンネル数が増加し、２チャンネルステレオ方式から５．１チャンネルの音場再生へと発展し、現在では更に後方へ１本ないし、２本のスピーカを追加した６．１チャンネル、７．１チャンネルの音場再生へというように全方向へチャンネル数が拡大しつつある。しかしながら一般ユーザにおいては、折角サラウンドチャンネル数が増加しても、サラウンドスピーカの設置の面倒さ、サラウンドスピーカ設置に伴う生活空間の制約などから、サラウンドスピーカの普及は進んでいない。そこで活用されているのが前方スピーカによるサラウンド音場拡大制御技術であり、各社独自の音場拡大方式が提案され、わざわざサラウンドスピーカを設置しなくても、仮想的に、サラウンドの拡がり感、後方定位感が味わえる。【０００３】
図１はそのような音場拡大技術の典型としての従来の音像拡大装置の一例を示した図である（特許文献１参照）。【０００４】
以下、図１を参照しながら、従来の音像拡大装置について、その動作を説明する。【０００５】
図１は２チャンネル信号を２チャンネルのスピーカで再生する場合の音像拡大方式の例を示す図である。入力されたＬチャンネル信号Ｌｉｎから左クロストーク信号を除去した第１の左信号Ｌｍ１および、入力されたＲチャンネル信号Ｒｉｎから右クロストーク信号を除去した第１の右信号Ｒｍ１を生成するクロストークキャンセル手段５０と、入力されたＬチャンネル信号ＬｉｎにＲチャンネル信号Ｒｉｎの逆相信号を混合した第２の左信号Ｌｍ２および入力されたＲチャンネル信号ＲｉｎにＬチャンネル信号Ｌｉｎの逆相信号を混合した第２の右信号Ｒｍ２を生成する逆相信号生成手段６０と、Ｌｍ１とＬｍ２とを混合して左出力信号Ｌｏｕｔを生成し、かつＲｍ１とＲｍ２とを混合して右出力信号Ｒｏｕｔを生成する混合手段７０とで構成されている。図２は、図１に示したクロストークキャンセル手段５０の詳細な構成を示すブロック図である。図３は、図１に示した逆相信号生成手段６０の詳細な構成を示すブロック図である。【０００６】
図４は従来の音像拡大装置におけるクロストーク信号を説明する図であり、通常の２チャンネルスピーカで再生された音の伝播状況を説明したものである。図４において左Ｌスピーカ７１から再生された左信号は視聴者７３の左直接音として左耳に到達するのと、右耳に左クロストーク音として到達する。人間はこの直接音とクロストーク音との音圧差、時間差からスピーカの音源位置方向を認識するとされている。クロストークキャンセル手段５０は、このクロストーク音をキャンセルさせ左耳元に定位させるように作用させると共に、逆相信号生成手段６０によって、右Ｒスピーカ７２から逆相の左信号を再生させ、右耳に到達させることで、左信号の音像を左スピーカの外側、すなわち、仮想ＬＳスピーカ位置まで広げるように作用させようとするものであり、少ない処理規模で、前方に配置したスピーカ位置より外側に音像位置を拡大しようとするのが従来の音像拡大装置である。右側信号については同じ動作なので説明を割愛する。【０００７】
この様にして入力された信号を簡単なクロストークキャンセル処理および逆相信号生成処理をし、２チャンネルスピーカで再生することで、音像拡大が図れ、臨場感の拡大を一般家庭で簡単に形成できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−６６１９８号公報
【特許文献２】特開平５−２７６５９８号公報（後述）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、視聴者の頭部伝達関数を使用して、簡単なクロストークキャンセル処理、および逆相信号生成処理を行い、２チャンネルスピーカで再生する方式では、Ｌチャンネルスピーカ、Ｒチャンネルスピーカの中央に視聴者がいれば音像拡大効果は期待できるが、中央位置からはずれると頭部伝達関数が異なるため正しくクロストークキャンセルが行われず、その結果、音像拡大効果は低下することが予想できる。またモノラル信号に対しては、なんらの効果もない。この技術を５．１チャンネル信号に展開しても同じである。今後マルチチャンネル化が拡大展開し、家庭でのホームシアター産業が普及するには、そのサービスエリアの広さとスピーカシステムの簡単設置が必要となる。【００１０】
また、マルチチャンネル再生を行う場合には、センターチャンネル信号を用いてセリフやボーカルの音声が出力される。コンテンツの再生では、セリフやボーカルは重要な位置を占めているが、このようなセリフやボーカルが、サラウンドスピーカからの効果音によって聞こえ難くなるという問題がある。【００１１】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、センターチャンネル信号のセリフやボーカルの音質の明瞭さおよび音量レベルの聴き易さを確保すると共に、サービスエリアの狭さを改善し、２チャンネルのスピーカ構成で、５．１チャンネルの音像定位と臨場感を、広いサービスエリアで得る音場制御装置を構成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の音場制御装置は、視聴位置の前方左右にそれぞれ配置されるＬチャンネルスピーカおよびＲチャンネルスピーカを含む複数のスピーカを用いて、視聴位置の正面に配置されるセンタースピーカ用のセンターチャンネル信号と、前記Ｌチャンネルスピーカ用のＬチャンネル信号と、前記Ｒチャンネルスピーカ用のＲチャンネル信号とを含む入力信号を音場制御するための音場制御装置であって、前記センターチャンネル信号のレベルを、前記入力信号に含まれる他の複数の信号のレベルの最大値と比較するレベル比較部と、前記センターチャンネル信号のレベルを増減するボリュームコントロールアンプと、前記レベル比較部による前記比較の結果、前記センターチャンネル信号のレベルが前記他の複数の信号のレベルの最大値よりも低い場合に、前記センターチャンネル信号のレベルを増加させるように、前記ボリュームコントロールアンプを制御するレベル制御部とを備えるものである。【００１３】
また、前記音場制御装置は、さらに、前記ボリュームコントロールアンプによりレベルを増減された前記センターチャンネル信号を、前記Ｌチャンネル信号に加算して、前記Ｌチャンネルスピーカに出力する第１の加算器と、前記ボリュームコントロールアンプによりレベルを増減された前記センターチャンネル信号を、前記Ｒチャンネル信号に加算して、前記Ｒチャンネルスピーカに出力する第２の加算器とを備え、前記レベル制御部は、前記レベル比較部による前記比較の結果、前記センターチャンネル信号のレベルが前記他の複数の信号のレベルの最大値よりも低い場合に、あらかじめ記憶している上限レベルまで前記センターチャンネル信号のレベルを段階的に増加させ、前記センターチャンネル信号のレベルが前記他の複数の信号のレベルの最大値よりも高くなった場合に、前記センターチャンネル信号のレベルを前記増幅前のレベルまで段階的に減衰させるように、前記ボリュームコントロールアンプを制御するとしてもよい。【００１４】
また、前記音場制御装置は、さらに、前記ボリュームコントロールアンプによりレベルを増減された前記センターチャンネル信号を、あらかじめ設定された時間だけ遅延させ、遅延信号を出力する第１の遅延器と、前記第１の遅延器の出力である前記遅延信号を反転させ、反転信号を出力する反転器とを備え、前記第１の加算器および第２の加算器のうち一方は、前記第１の遅延器から出力された前記遅延信号を前記Ｌチャンネル信号及び前記Ｒチャンネル信号の一方に加算し、前記第１の加算器および第２の加算器のうち他方は、前記反転器から出力された前記反転信号を前記Ｌチャンネル信号及び前記Ｒチャンネル信号の他方に加算するとしてもよい。【００１５】
また、前記入力信号は、前記センターチャンネル信号、前記Ｌチャンネル信号及び前記Ｒチャンネル信号に加えてさらに、前記視聴位置の後方左に配置されるサイドサラウンドＬＳチャンネルスピーカ用のサイドサラウンドＬＳチャンネル信号および前記視聴位置の後方右に配置されるサイドサラウンドＲＳチャンネルスピーカ用のサイドサラウンドＲＳチャンネル信号を含み、前記音場制御装置は、さらに、前記サイドサラウンドＬＳチャンネル信号の音質を補正し、補正後の前記サイドサラウンドＬＳチャンネル信号を遅延させる第１の音質補正イコライザと、前記サイドサラウンドＲＳチャンネル信号の音質を補正し、補正後の前記サイドサラウンドＲＳチャンネル信号を遅延させる第２の音質補正イコライザとを備え、前記第１の加算器は、さらに前記第１の音質補正イコライザの出力信号を前記Ｌチャンネル信号に加算し、前記第２の加算器は、さらに前記第２の音質補正イコライザの出力信号を前記Ｒチャンネル信号に加算し、前記レベル比較器は、前記センターチャンネル信号のレベルを、前記サイドサラウンドＬＳチャンネル信号、前記サイドサラウンドＲＳチャンネル信号、前記Ｌチャンネル信号及び前記Ｒチャンネル信号のレベルの最大値と比較するとしてもよい。【００１６】
また、前記第１の音質補正イコライザは、前記サイドサラウンドＬＳチャンネル信号の定位すべき位置から前記視聴位置までの音圧周波数特性と、前記Ｌチャンネルスピーカの位置から前記視聴位置までの音圧周波数特性との差で前記サイドサラウンドＬＳチャンネル信号の音質を補正し、前記第２の音質補正イコライザは、前記サイドサラウンドＲＳチャンネル信号の定位すべき位置から前記視聴位置までの音圧周波数特性と、前記Ｒチャンネルスピーカの位置から前記視聴位置までの音圧周波数特性との差で前記サイドサラウンドＲＳチャンネル信号の音質を補正するとしてもよい。【００１７】
また、前記入力信号は、さらにサブウーファ信号を含み、前記第１の加算器は、さらに前記サブウーファ信号を、前記Ｌチャンネル信号に加算し、前記第２の加算器は、さらに前記サブウーファ信号を、前記Ｒチャンネル信号に加算するとしてもよい。【００１８】
また、前記音場制御装置は、さらに、前記入力信号に含まれる前記Ｌチャンネル信号をあらかじめ設定された時間だけ時間遅延させる第２の遅延器と、前記入力信号に含まれる前記Ｒチャンネル信号をあらかじめ設定された時間だけ時間遅延させる第３の遅延器とを備え、前記第１の加算器は、前記ボリュームコントロールアンプによりレベルを増減された前記センターチャンネル信号を、前記第２の遅延器によって遅延された前記Ｌチャンネル信号に加算し、前記第２の加算器は、前記ボリュームコントロールアンプによりレベルを増減された前記センターチャンネル信号を、前記第３の遅延器によって遅延された前記Ｒチャンネル信号に加算するとしてもよい。【００１９】
また、本発明の音場制御方法は、視聴位置の前方左右にそれぞれ配置されるＬチャンネルスピーカおよびＲチャンネルスピーカを含む複数のスピーカを用いて、視聴位置の正面に配置されるセンタースピーカ用のセンターチャンネル信号と、前記Ｌチャンネルスピーカ用のＬチャンネル信号と、前記Ｒチャンネルスピーカ用のＲチャンネル信号とを含む入力信号を音場制御するための音場制御方法であって、レベル比較部が、前記センターチャンネル信号のレベルを、前記入力信号に含まれる他の複数の信号のレベルの最大値と比較するステップと、ボリュームコントロールアンプが、前記センターチャンネル信号のレベルを増減するステップと、レベル制御部が、前記レベル比較部による前記比較の結果、前記センターチャンネル信号のレベルが前記他の複数の信号のレベルの最大値よりも低い場合に、前記センターチャンネル信号のレベルを増加させるように、前記ボリュームコントロールアンプを制御するステップとを備える。【００２０】
なお、本発明は、装置として実現できるだけでなく、その装置を構成する処理手段をステップとする方法として実現したり、それらステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現したり、そのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体として実現したり、そのプログラムを示す情報、データ又は信号として実現したりすることもできる。そして、それらプログラム、情報、データ及び信号は、インターネット等の通信ネットワークを介して配信してもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の音場制御装置は、上記構成により、センターチャンネル信号のセリフ、ボーカルの音質の明瞭さ、音量レベルの聴き易さを得ることができ、複数の視聴者に対する広いサービスエリアの確保が可能となり、２チャンネルのスピーカ構成で、５．１チャンネルの音像定位と臨場感を得る音場制御装置を簡単な構成で実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、従来の音像拡大装置のブロック図である。
【図２】図２は、従来の音像拡大装置のクロストークキャンセル手段のブロック図である。
【図３】図３は、従来の音像拡大装置の逆相信号生成手段のブロック図である。
【図４】図４は、従来の音像拡大装置の原理説明図である。
【図５】図５（ａ）及び図５（ｂ）は、本発明の音場制御装置を備えたコンテンツ再生装置の例を示す外観図である。
【図６】図６は、本実施の形態における音場制御装置の構成を示すブロック図である。
【図７】図７は、本実施の形態における音場制御装置において、センターチャンネル信号のレベル制御を行う主要処理部を示すブロック図である。
【図８】図８（ａ）、図８（ｂ）及び図８（ｃ）は、本実施の形態のセンターチャンネル信号のレベル制御におけるレベル比較部、積分器およびレベル制御部の出力信号を示す図である。
【図９】図９は、本実施の形態の音場制御装置によるセンターチャンネル信号のレベル制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、本実施の形態のセンターチャンネル信号のレベル制御を行うための最小構成を示すブロック図である。
【図１１】図１１は、本実施の形態における音場制御装置において、同相センターチャンネル信号の干渉による音圧周波数特性のキャンセルを行う主要処理部を示すブロック図である。
【図１２】図１２は、視聴位置によるスピーカ距離差発生の説明図である。
【図１３】図１３は、同相センターチャンネル信号の干渉による音圧周波数特性を示す図である。
【図１４】図１４（ａ）及び図１４（ｂ）は、図１１に示した遅延器の遅延効果による左出力と右出力との音圧周波数特性を示す図である。
【図１５】図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は、同相センターチャンネル信号の干渉による音圧周波数特性と本実施の形態におけるその改善効果とを示す視聴角度−音圧−周波数特性グラフである。
【図１６】図１６は、従来の２チャンネル信号系でのキャンセル改善例のブロック図である。
【図１７】図１７は、本実施の形態の音場制御装置において、サイドサラウンド信号の音圧周波数特性を補正する主要処理部を示すブロック図である。
【図１８】図１８は、ＩＴＵ−Ｒ（国際電気通信連合：  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｕｎｉｏｎ  Ｒａｄｉｏｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｓｅｃｔｏｒ）  ＢＳ．７７５−１勧告のスピーカ配置図である。
【図１９】図１９は、本実施の形態におけるプラズマＴＶでのサラウンドスピーカの音像定位方向を示す説明図である。
【図２０】図２０は、本実施の形態の動作原理を説明するスピーカ位置の説明図である。
【図２１】図２１は、本実施の形態の動作原理を説明する音圧周波数特性図である。
【図２２】図２２は、本実施の形態における音質補正イコライザの音圧周波数特性補正特性図である。
【図２３】図２３は、本実施の形態におけるプラズマＴＶでの音像定位の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２４】
（実施の形態１）
本実施の形態における音場制御装置について、以下にその動作と各構成要素を詳しく説明する。
【００２５】
図５（ａ）及び図５（ｂ）は、本発明の音場制御装置を備えたコンテンツ再生装置の例を示す外観図である。図５（ａ）は、本発明の音場制御装置を備えたテレビ装置１０１およびラックシアター１０２の外観を示す図である。テレビ装置１０１は、モニタ画面の下部の右スピーカ位置１１１と左スピーカ位置１１２とに左右のスピーカを備える。また、ラックシアター１０２もまた、その前面上部に位置するサウンドバー内の右スピーカ位置１２１と左スピーカ位置１２２とに、テレビ装置１０１よりも大口径の左右スピーカを備えている。図５（ｂ）は、本発明の音場制御装置を備えたオーディオコンポ２０１の外観を示す図である。オーディオコンポ２０１は、本格的なオーディオ再生のための大口径スピーカを右スピーカ位置２１１と左スピーカ位置２１２とに備えている。このテレビ装置１０１、ラックシアター１０２およびオーディオコンポ２０１は、本発明の音場制御装置を備えることによって、いずれも、２つのスピーカを用いることにより、クリアな音質で十分な音量を確保したセンターチャンネル信号を再生できるとともに、広いサービスエリアで５．１チャンネル信号を再生することができる。
【００２６】
図６は本実施の形態における音場制御装置の構成を示すブロック図である。図６に示す音場制御装置は、Ｌチャンネル信号（Ｌ信号）、Ｒチャンネル信号（Ｒ信号）、センターチャンネル信号（Ｃ信号）、サイドサラウンドＬＳチャンネル信号（Ｌｓ信号）、サイドサラウンドＲＳチャンネル信号（Ｒｓ信号）、サブウーファチャンネル信号（ＳＷ信号）よりなる５．１チャンネル信号を２チャンネルスピーカで再生するものである。
【００２７】
図６において、音場制御装置は、遅延器１、２、ボリュームコントロールアンプ（ＶＣＡ）３、加算器４、５、最大値検出部６、レベル比較部７、レベル制御部８、遅延器９、加算器１０、反転器１１、加算器１２、１３、１４、遅延器１５、１６、音質補正イコライザ１７,１８および加算器１９、２０を備える。遅延器１、２は、それぞれＬ信号およびＲ信号を遅延させる。ＶＣＡ３はＣ信号のレベルを制御する。加算器４、５はそれぞれ遅延器１、２の出力信号にＶＣＡ３の出力信号を加算する。最大値検出部６は、例えば、論理回路や理想ダイオード回路を用いた最大値回路などで構成され、入力された最大レベルの信号を出力する。また、最大値検出部６をソフトウェアなどで構成する場合には、レジスタなどのメモリを備え、５．１チャンネル信号のうちＣ信号を除くＬ、Ｒ、Ｌｓ、Ｒｓ信号のそれぞれ信号値を一時記憶し、記憶した信号のレベルの最大値を検出する。最大値検出部６は、検出した最大レベルの信号を出力する。レベル比較部７はＣ信号と最大値検出部６の出力信号とを比較する。レベル制御部８はレベル比較部７の出力信号により、ＶＣＡ３を制御する。遅延器９はＶＣＡ３の出力信号を遅延させる。加算器１０は加算器４の出力信号に遅延器９の出力信号を加算する。反転器１１は遅延器９の出力信号を反転する。加算器１２は、加算器５の出力信号に反転器１１の出力信号を加算する。加算器１３、１４はそれぞれ加算器１０、１２の出力信号にＳＷ信号を加算する。遅延器１５、１６はそれぞれＬｓ、Ｒｓ信号を遅延させる。音質補正イコライザ１７、１８はそれぞれ遅延器１５、１６の出力信号を音質補正する。加算器１９、２０はそれぞれ加算器１３、１４の出力信号に音質補正イコライザ１７、１８の出力信号を加算する。なお、同図において、Ｌチャンネル信号に対して、加算器４、１０、１３、１９を用いて、レベル制御されたＣ信号と、レベル制御されたＣ信号を時間遅延させたＣτ信号と、ＳＷ信号と、音質特性を補正されたＬｓ信号とを加算したが、加算器４、１０、１３、１９はそれぞれ別体である必要は無く、１つの加算器１９としてもよい。また同様に、Ｒチャンネル信号に対して、レベル制御されたＣ信号と、レベル制御されたＣ信号を時間遅延させ反転した−Ｃτ信号と、ＳＷ信号と、音質特性を補正されたＲｓ信号とを加算する加算器５、１２、１４、２０もそれぞれ別体である必要は無く、１つの加算器２０としてもよい。また、それらを適宜組み合わせて一体としてもよい。例えば、加算器４と加算器１０、および、加算器５と加算器１２を一体とするような設計としてもよい。なお、遅延器１５と音質補正イコライザ１７とは逆の順に接続されるように構成してもよく、また、これらを同時に処理するように構成してもよい。さらに、遅延器１６と音質補正イコライザ１８とは逆の順に接続されるように構成してもよく、また、これらを同時に処理するように構成してもよい。
【００２８】
まず、センターチャンネル信号のレベル信号処理について説明する。
【００２９】
図７は、本実施の形態における音場制御装置において、センターチャンネル信号のレベル制御を行う主要処理部を示す図である。図７では、図６に示した構成のうち、センターチャンネル信号のレベル信号処理を行う処理部を破線で囲んで示している。図８は、センターチャンネル信号のレベル信号処理におけるレベル比較部７およびレベル制御部８の出力信号を示す図である。図９は、最大値検出部６、レベル比較部７およびレベル制御部８によるセンターチャンネル信号のレベル信号処理の手順を示すフローチャートである。図６および図７に示すように、最大値検出部６は、入力されるＬ信号、Ｒ信号、Ｌｓ信号、Ｒｓ信号のうちで最大レベルを検出する（Ｓ９０１）。レベル比較部７は、最大値検出部６で検出された最大レベルと、Ｃ信号のレベルとを比較する。レベル比較部７は、Ｃ信号が、その他の効果音チャンネルの信号の最大レベルよりレベルが高いか低いかを判定し（Ｓ９０２）、図８（ａ）に示すごとく、低ければＨパルスを（Ｓ９０３）、同じかまたは高ければＬパルスを発生する（Ｓ９０４）。ここで、音場制御装置は、ステップＳ９０１の処理に戻り、ステップＳ９０１からステップＳ９０４の処理を繰り返す。同時に、レベル比較部７は、発生したパルスを、図８（ｂ）に示すごとく、チャタリングを吸収する積分器を通して出力する（Ｓ９０５）。
【００３０】
ステップＳ９０５における積分器を介したレベル比較部７の出力を受けて、レベル制御部８は、図８（ｃ）に示すごとく、予め想定した最大増幅量（例えば６ｄＢ）へ段階的に増加させるようにレベル設定し、ＶＣＡ３によりレベル制御を行う。
【００３１】
より具体的には、レベル制御部８は、例えば、Ｃ信号を何段階増幅したかをカウントするレジスタなどを備え、１段階増幅または減衰するごとにレジスタのカウントをインクリメントまたはデクリメントして、現在、Ｃ信号を何段階増幅したかを記憶するものとする。レベル制御部８は、レベル比較部７の積分器の出力がＨレベルか否かを判定し（Ｓ９０６）、Ｈレベルであれば、所定の時間、例えば１秒間、経過するまで待機し（Ｓ９０７）、所定時間経過したらタイマーをリセットし、その後、Ｃ信号のレベルの増幅率が上限のレベル、例えば、６ｄＢに達しているか否かを判定する（Ｓ９０８）。上限レベルに達していればステップＳ９０６の処理に戻り、上限レベルに達していなければ、所定の増幅率、例えば、１ｄＢだけＣ信号を増幅し、増幅段階を１インクリメントして（Ｓ９０９）、ステップＳ９０６の処理に戻る。
【００３２】
ステップＳ９０６において、積分器の出力がＨレベルでない、すなわち、Ｌレベルであれば（ステップＳ９０６でＮｏ）、レベル制御部８は、所定時間、例えば、１秒が経過するまで待機し（ステップＳ９１０）、所定時間が経過したらタイマーをリセットし、その後、Ｃ信号のレベルが元のレベルであるか否かを判定する（ステップＳ９１１）。元のレベル、すなわち、増幅率が０ｄＢであればステップＳ９０６の処理に戻り、元のレベルに達していなければ、所定の増幅率、例えば、１ｄＢだけＣ信号を減衰し、レジスタのカウントをデクリメントして（Ｓ９１２）、ステップＳ９０６の処理に戻る。
【００３３】
以上のように、一度に想定した最大増幅量６ｄＢへの増加を行うのは、誤判定や瞬間判定も伴い、切り替えの音量差が耳につくので、たとえば上記のように１ｄＢステップ/秒で段階的に制御する。また判定時間が短い場合は最大増幅量まで達しなくても良い。このように、とりわけＣ信号はセリフやボーカルといった重要な信号のチャンネルであり、他の効果チャンネルよりレベルが低い場合は、効果音に埋もれて肝心のセリフが聞き取れなくなる場合があるが、より高いレベルで再生することで、聞きやすい音量レベルのセンターチャンネル信号音の再生が可能となる。なお、ここでは、積分器の出力がＨレベルになると、Ｃ信号のレベル制御を１ｄＢステップ／秒で段階的に６ｄＢまで増幅し、積分器の出力がＬレベルになると、６ｄＢから１ｄＢステップ／秒で段階的に０ｄＢまで減衰するとしたが、本発明はこれに限定されない。これらの数値は、好ましい数値として挙げただけであり、任意に設定するとしてもよい。例えば、レベル制御部８にあらかじめ、上限レベルの値（最大増幅量）と、段階的に増幅または減衰する増幅率、および時間間隔などの値を組にして、その複数組をルックアップテーブルに記憶しておき、ユーザによる外部からの入力に応じて、そのいずれかを選択し、Ｃ信号のレベルを制御するというようにしてもよい。従って、例えば、あるユーザによっては０．５秒ごとに、０．５ｄＢ増幅または減衰し、別のユーザによっては１秒ごとに１ｄＢ増幅または減衰するとしてもよい。
【００３４】
また、上記の例では、２チャンネルスピーカを用いて５．１チャンネルのマルチチャンネル信号を再生する場合を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、本発明は、２チャンネルスピーカを用いて３チャンネルのマルチチャンネル信号を再生する場合にも適用することができる。例えば、Ｌチャンネルスピーカと、Ｒチャンネルスピーカとを用いて、Ｃ信号、Ｌチャンネル信号およびＲチャンネル信号からなるマルチチャンネル信号を再生する場合である。この場合には、レベル比較部７は、Ｃ信号と、Ｃ信号を除くＬ及びＲ信号のうちから最大値検出部６が検出した最大レベルの信号とを比較して、比較結果を示すＨパルスまたはＬパルスを出力するとしてもよい。
【００３５】
図１０は、本実施の形態のセンターチャンネル信号のレベル制御を行うための最小構成を示すブロック図である。図７では、２つのスピーカを用いて５．１チャンネルのマルチチャンネル信号を再生する音場制御装置の構成を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図１０に示すように、本発明のＣ信号のレベル制御方法は、６個のスピーカで５．１チャンネル信号を再生するマルチチャンネルオーディオ再生装置にも、そのまま適用することができる。また、本発明のＣ信号のレベル制御方法は、３個のスピーカで３チャンネル信号を再生するマルチチャンネルオーディオ再生装置にもそのまま適用できることは言うまでもない。この場合には、レベル比較部７は、Ｃ信号と、Ｃ信号を除くＬ及びＲ信号のうちから最大値検出部６が検出した最大レベルの信号とを比較して、比較結果を示すＨパルスまたはＬパルスを出力する。
【００３６】
なお、上記の例では、最大値検出部６は、Ｃ信号を除くＬ、Ｒ、Ｌｓ、Ｒｓ信号のうちから、検出した最大レベルの信号を出力するとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、最大値検出部６は、Ｃ信号を除くＬ、Ｒ、Ｌｓ、Ｒｓ信号のうちで検出した最大レベルの信号そのものではなく、最大レベルの信号の値を出力するとしてもよい。この場合、レベル比較部７は、Ｃ信号のレベルの値と、Ｌ、Ｒ、Ｌｓ、Ｒｓ信号のうちで最大レベルの信号の値とを比較する。
【００３７】
さらに、上記の例では、反転器１１を遅延器９と加算器１２との間に接続したが、その代わりに反転器１１を遅延器９から分岐した接続点と加算器１０との間に接続してもよいことは言うまでもない。
【００３８】
次にセンターチャンネル信号の信号処理について説明する。
【００３９】
図１１は、本実施の形態における音場制御装置において、同相センターチャンネル信号の干渉による音圧周波数特性のキャンセルを行う主要処理部を示す図である。図１２は、視聴位置によるスピーカ距離差発生を説明する説明図である。図１３は、同相センターチャンネル信号の干渉による音圧周波数特性を示す図である。通常、センターチャンネル信号を２チャンネルにダウンミックスする場合は、Ｌチャンネルスピーカ３１とＲチャンネルスピーカ３２に同相で加算される。今、左右スピーカ間距離が５０ｃｍの５０インチ程度のプラズマＴＶセット３０を、１．５ｍの視聴距離で視聴する場合で考えると、プラズマＴＶセット３０の正面中央で視聴している視聴者３３は、Ｌチャンネルスピーカ３１との距離ｄ１＝Ｒチャンネルスピーカ３２との距離ｄ２となり、左右スピーカの距離差は発生しない。
【００４０】
次に同じプラズマＴＶセット３０をＲチャンネルスピーカ３２の前で視聴している視聴者３４は、Ｌチャンネルスピーカ３１との距離ｄ３≠Ｒチャンネルスピーカ３２との距離ｄ４であり、左右スピーカの距離差は、
ｄ３−ｄ４＝８ｃｍ
となる。この距離差８ｃｍで、同じ音をＬチャンネルスピーカ３１とＲチャンネルスピーカ３２で再生した場合、図１３に示すごとく同相信号の干渉による音圧周波数特性キャンセルが発生し、８ｃｍが半波長である２．１ＫＨｚ付近に最初のキャンセル谷が発生し、あと奇数倍の周波数にもキャンセルする谷が発生する。また偶数倍の周波数は加算する山となって６ｄＢの増加となり、視聴位置で、音圧周波数特性に乱れが発生する。とりわけセンターチャンネル信号はセリフやボーカルといった重要な信号のチャンネルであり、このような視聴位置によるスピーカ距離差に起因する音圧周波数特性の乱れのない明瞭な音が再生できる、広いサービスエリアを確保することが必要となる。
【００４１】
そこで、入力されたＣ信号は、図１１に示すように、ＶＣＡ３を経由して加算器４、５でそれぞれＬチャンネル、Ｒチャンネルに加算される。同時に遅延器９により時間遅延され、時間遅延されたセンターチャンネル信号は加算器１０によりＬチャンネルに加算し、また遅延器９で時間遅延されたセンターチャンネル信号は反転器１１で逆相とし、加算器１２でＲチャンネルに加算される。
【００４２】
今、遅延器９の遅延時間量をτとし、遅延器９の出力をＣτとすると、入力されたＣ信号は、次式で表されるＬｏｕｔ、Ｒｏｕｔ信号となって、それぞれＬチャンネル、Ｒチャンネルに加算されることになる。図１４は、図１１に示した遅延器の遅延効果による左右出力の音圧周波数特性を示す図である。図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は、同相センターチャンネル信号の干渉による音圧周波数特性と本実施の形態におけるその改善効果とを示す視聴角度−音圧−周波数特性グラフである。
【００４３】
Ｌｏｕｔ＝Ｃ＋Ｃτ
Ｒｏｕｔ＝Ｃ−Ｃτ
遅延時間をデジタル処理で正確に処理し、遅延時間量τを５ｍｓ（ミリ秒）とすると、図１４に示すごとく遅延効果によるＬｏｕｔ、Ｒｏｕｔの音圧周波数特性は
Ｌｏｕｔ：１００Ｈｚで谷、２００Ｈｚで山、３００Ｈｚで谷、・・・
Ｒｏｕｔ：１００Ｈｚで山、２００Ｈｚで谷、３００Ｈｚで山、・・・
と解析され、Ｌｏｕｔ、Ｒｏｕｔ音圧周波数特性の山谷の位置が逆になる。この処理を施し、視聴角度（位置）をずらして再生、音圧周波数特性を測定した例が図１５（ｂ）であり、図１５（ａ）に示すように、Ｌｏｕｔ＝Ｒｏｕｔ＝Ｃとした場合では視聴角度により同相キャンセルされていたＣ信号の音圧周波数特性が、遅延信号＋Ｃτと、−Ｃτとを加算することで細かく無相関化されることにより、図１５（ｂ）に示すように、いかなる視聴角度においても、大きな山谷を発生しなくなることがわかる。
【００４４】
このように、遅延させた信号を遅延前の信号に加算することにより、同相信号キャンセルを改善する技術は、従来から開示されている（特許文献２参照）。
【００４５】
図１６は従来の２チャンネル信号系での同相信号キャンセル改善例を示すブロック図である。図１６において、加算器４１でＬ、Ｒ信号の同相信号を検出し、ＨＰＦ（Ｈｉｇｈ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ)４２で高域成分を検出し、群遅延器４３で遅延させたものを加算器４４、４５でＬ、Ｒ信号に加算する。本発明では、この群遅延器４３に相当する遅延器９に、正確な遅延時間が設定できるデジタル遅延器を使用することで、従来の２チャンネル信号系の同相信号処理から、より高性能のセンターチャンネル信号の干渉改善が図られ、サービスエリアの広い、音質的に聞きやすいセンターチャンネル再生が可能となる。
【００４６】
次にサラウンドチャンネルの信号処理について説明する。
【００４７】
図１７は、サイドサラウンドＬＳ、ＲＳチャンネル信号を擬似サイドサラウンドＬＳ、ＲＳチャンネルスピーカに定位させるために音圧周波数特性の補正を行う主要処理部を示すブロック図である。図１７において、サイドサラウンドＬＳ、ＲＳチャンネル信号の音像定位を行う主要処理部を破線で囲んで示す。本実施の形態の音場制御装置では、入力される５．１チャンネル信号のうち、Ｌｓ信号は、Ｃ信号、Ｌ信号およびＲ信号との音像定位位置を時間的に差別化するために遅延器１５を用いて時間遅延される。遅延器１５で時間遅延された信号は、音質補正イコライザ１７で音質補正され、加算器１９でＬチャンネルに加算される。同様に、入力される５．１チャンネル信号のうち、Ｒｓ信号は、Ｃ信号、Ｌ信号およびＲ信号との音像定位位置を時間的に差別化するために遅延器１６を用いて時間遅延される。遅延器１６で時間遅延された信号は、音質補正イコライザ１８で音質補正され、加算器２０でＲチャンネルに加算される。遅延器１５と遅延器１６は同じ時間遅延量で、数ｍｓ〜数十ｍｓ程度の遅延時間であり、また音質補正イコライザ１７と音質補正イコライザ１８は同じ音圧周波数特性を有する。すなわち、遅延器１５と遅延器１６との時間遅延量は、音場制御装置の回路全体での信号出力のバランスを考慮し、前述の数ｍｓ〜数十ｍｓの範囲で最適な値を設定すればよい。なお、図１７では、Ｌｓ信号は、遅延器１５により遅延された後、音質補正イコライザ１７にて音質補正され、Ｒｓ信号は、遅延器１６により遅延された後、音質補正イコライザ１８にて音質補正されることを示している。しかし、本発明はこれに限定されず、遅延器１５、１６と、音質補正イコライザ１７、１８との接続順序は、前後に入れ替わってもよい。すなわち、Ｌｓ信号を、まず音質補正イコライザ１７で音圧周波数特性を補正した後、遅延器１５で遅延して加算器１９に出力するとしてもよい。Ｒｓ信号についても同様である。
【００４８】
図１８は、ＩＴＵ−Ｒ  ＢＳ．７７５−１勧告のスピーカ配置図である。ここで音質補正イコライザ１７、１８の補正方法について説明する。通常５．１チャンネルのスピーカ配置は、図１８に示すごとく、ＩＴＵ−Ｒ  ＢＳ．７７５−１勧告のスピーカ配置に従って設置される。すなわち、Ｌチャンネルスピーカ、Ｒチャンネルスピーカは視聴者の前方３０度方向、サイドサラウンドスピーカは視聴者の後方１１０度である。
【００４９】
図１９は、本実施の形態におけるプラズマＴＶでのサラウンドスピーカの音像定位方向を示す説明図である。しかしながら現実問題として、プラズマＴＶセット３０を視聴した場合、図１９に示すごとく、前方のＬチャンネルスピーカ３１、およびＲチャンネルスピーカ３２の視聴角度θは、約１０度であり、この１０度方向に設置した前方のスピーカを利用して、仮想的に１１０度方向に擬似サイドサラウンドＬＳチャンネルスピーカ３５および擬似サイドサラウンドＲＳチャンネルスピーカ３６を定位させる必要がある。この補正を行うのが音質補正イコライザ１７、１８である。
【００５０】
図２０は視聴方向と音圧周波数特性との関係を知るために、視聴者を中心とする同一円周上に配置された各スピーカ位置から視聴者の左耳までの音圧周波数特性を測定する方法を示す図である。図２０に示すように、視聴者の周囲に同じ特性のスピーカを複数配置し、視聴者の位置に人間の頭部を模擬し、外耳道入り口にマイクを具備するダミーヘッドマイクを配置し、それによってスピーカの音圧周波数特性を測定する。このようにして測定した実測例を図２１に示す。
【００５１】
図２１は、４５度単位で視聴者の周辺に同じスピーカを配置し、前方０度方向の音圧周波数特性に対する各角度の音圧周波数特性の差分を測定計算したものである。図２１に示す測定結果より、次のことが言える。すなわち、１ｋＨｚ以上の周波数帯域において、スピーカの配置角度が増加すると高域が低下し、また６ｋＨｚ以上に細かなピーク／ディップが存在する。これは、頭部形状、耳殻の形状からくる音の回折、干渉で発生するものとして知られている頭部伝達関数による音圧周波数特性の変化である。この音圧周波数特性の変化に着目し、本実施の形態は、図１９に示す擬似サイドサラウンドＬＳチャンネルスピーカ３５、擬似サイドサラウンドＲＳチャンネルスピーカ３６を１１０度の位置に配置させるものである。
【００５２】
図２２は、１０度の位置にあるＬ、Ｒスピーカからそれぞれ出力されるＬｓ、Ｒｓ信号を左右１１０度の位置に定位させるための音圧周波数特性補正特性を示す図である。１１０度の位置に定位されるべき擬似サイドサラウンドＬＳチャンネルスピーカ３５、擬似サイドサラウンドＲＳチャンネルスピーカ３６を定位させるための音質補正イコライザ１７、音質補正イコライザ１８の音圧周波数特性補正特性ＥＱ１は、
ＥＱ１＝Ｆ（１１０度）−Ｆ（１０度）
となる。ここで、Ｆ（θ）は角度θでの音圧周波数特性を表し、上記減算は、ｄＢ値すなわち対数軸上での減算を意味する。
【００５３】
また、この原理に基づけば、３０度の位置に配置されるべき擬似Ｌチャンネルスピーカ、擬似Ｒチャンネルスピーカの音質補正イコライザの音圧周波数特性補正特性ＥＱ２は、
ＥＱ２＝Ｆ（３０度）−Ｆ（１０度）
となるが、３０度方向と１０度方向の周波数特性差はほとんどないので音質補正イコライザは使用しない。
【００５４】
このように擬似的に定位させたいスピーカ位置の角度を想定し、実スピーカで合成して定位する場合、スピーカ配置角度差による音質差を、音質補正イコライザを使用して音圧周波数特性の補正を行うことで、同じＬチャンネルスピーカ、Ｒチャンネルスピーカから再生される信号でも、音質差によりＬチャンネル信号およびＲチャンネル信号と、サイドサラウンド信号であるＬｓ信号およびＲｓ信号との差別化が図られる。
【００５５】
また、同じＬチャンネルスピーカからＣ信号、時間遅延されたＬｓ信号も出力するので、Ｌ信号の音像定位位置を時間的に差別化するため遅延器１で遅延処理を行う。また、同様に同じＲチャンネルスピーカからＣ信号、時間遅延されたＲｓ信号も出力するので、Ｒ信号の音像定位位置を時間的に差別化するため遅延器２で遅延処理を行う。遅延器１、２による遅延時間は、２０ｍｓ程度が推奨されるが、概ね２０ｍｓ〜５０ｍｓの間で適宜、最適な値を設定すればよい。
【００５６】
また、入力されたＳＷ信号は加算器１３、１４でそれぞれＬチャンネル、Ｒチャンネルに加算され、２チャンネルにダウンミックスされて再生される。
【００５７】
図２３は本実施の形態におけるプラズマＴＶセット３０での音像定位位置のイメージを示す図である。同図にハッチングで示すように、Ｌチャンネルスピーカ３１の後方の空間領域２３１にＬ信号が音像定位し、Ｒチャンネルスピーカ３２の後方の空間領域２３２にＲ信号が音像定位する。また、視聴者の左後方１１０度方向の空間領域２３３にはＬｓ信号が音像定位し、視聴者の右後方１１０度方向の空間領域２３４にはＲｓ信号が音像定位する。また、Ｃ信号は、縦線のハッチングで示す空間領域２３０の位置に、すなわち、Ｌチャンネルスピーカ３１とＲチャンネルスピーカ３２の間に左右方向の広がりを持って音像定位する。
【００５８】
以上のように本実施の形態における音場制御装置では、センターチャンネル信号を遅延処理により無相関化して、２チャンネルスピーカからダウンミックス再生することで、視聴位置により同相キャンセルされていた音圧周波数特性が、いかなる視聴位置においても平坦になり、音質的にも明瞭な音声再生が広いサービスエリアで得られる。また、Ｃ信号と他の効果音チャンネル信号とのレベルを比較し、Ｃ信号のレベルが低い場合はＣ信号のレベルを増幅して再生することにより、セリフやボーカルなどの重要な信号のレベルを効果音よりも高くし、聞き取り易く再生することが可能となる。また、サラウンド信号を視聴位置に応じた音圧周波数特性を用いて音質補正し、２チャンネルスピーカに加算することにより、簡単な信号処理の構成を用いて、２チャンネルのスピーカ構成で、５．１チャンネルの音像定位と臨場感を得ることができる。しかも頭部伝達関数を用いた、一人の視聴者に対するＦＩＲフィルタなどによる詳細な信号音の合成とクロストークキャンセル演算ではなく、音圧周波数特性のみの補正を行うので、１人の視聴者を対象としたサービスではなく、複数の視聴者に対する広いサービスエリアの確保が可能となる。
【００５９】
なお、ブロック図（図６、１０、１６など）の各機能ブロックは典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されても良いし、一部又は全てを含むように１チップ化されても良い。
【００６０】
例えばメモリ以外の機能ブロックが１チップ化されていても良い。
【００６１】
ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。
【００６２】
また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサ を利用しても良い。
【００６３】
さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。
【００６４】
また、各機能ブロックのうち、符号化または復号化の対象となるデータを格納する手段だけ１チップ化せずに別構成としても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明に係る音場制御装置によれば、センターチャンネル信号のセリフ、ボーカルの音質の明瞭さ、音量レベルの聴き易さを得ることができ、複数の視聴者に対するサービスエリアの確保が可能となる。また２チャンネルスピーカ構成で、５．１チャンネルの音像定位と臨場感を得ることができるとともに、音圧周波数特性のみの補正と、簡単な加算合成を行うので、信号処理回路の簡単化が図られる。これにより、今後マルチチャンネル化の増加に伴うスピーカシステムの簡単設置には有用であり、サラウンドシステムの普及の鍵であるサービスエリアの広さ確保にはとりわけ有用である。【００６６】
すなわち、本発明の音場制御装置は、センターチャンネル信号を聴き取りやすく再生するマルチチャンネルコンテンツ再生装置、特に、２チャンネルスピーカで５．１チャンネルのマルチチャンネル再生を行うテレビ装置、ラックシアターおよびオーディオコンポなどとして有用である。
【符号の説明】
【００６７】
１、２  遅延器
３  ＶＣＡ
４、５  加算器
６  最大値検出部
７  レベル比較部
８  レベル制御部
９  遅延器
１０  加算器
１１  反転器
１２  加算器
１３、１４  加算器
１５、１６  遅延器
１７、１８  音質補正イコライザ
１９、２０  加算器
３０  プラズマＴＶセット
３１  Ｌチャンネルスピーカ
３２  Ｒチャンネルスピーカ
３３、３４  視聴者
３５  擬似サイドサラウンドＬＳチャンネルスピーカ
３６  擬似サイドサラウンドＲＳチャンネルスピーカ
４１  加算器
４２  ＨＰＦ
４３  群遅延器
４４、４５  加算器
５０  クロストークキャンセル手段
５１  左クロストーク信号生成手段
５２  右クロストーク信号生成手段
５３、５４  演算器
５５、５６  フィルタ
６０  逆相信号生成手段
６１、６２  減衰器
６３、６４  遅延器
６５、６６  演算器
７０  混合手段
７１  左Ｌスピーカ
７２  右Ｒスピーカ
７３  視聴者
１０１  テレビ装置
１０２  ラックシアター
１１１、１２１、２１１  右スピーカ位置
１１２、１２２、２１２  左スピーカ位置
２３０、２３１、２３２、２３３、２３４  空間領域
２０１  オーディオコンポ
５１１、５２１  減衰器
５１２、５２２  遅延器
５１３、５２３  フィルタ
【図１】
2010076850.tif 000003
【図２】
2010076850.tif 000004
【図３】
2010076850.tif 000005
【図４】
2010076850.tif 000006
【図５】
2010076850.tif 000007
【図６】
2010076850.tif 000008
【図７】
2010076850.tif 000009
【図８】
2010076850.tif 000010
【図９】
2010076850.tif 000011
【図１０】
2010076850.tif 000012
【図１１】
2010076850.tif 000013
【図１２】
2010076850.tif 000014
【図１３】
2010076850.tif 000015
【図１４】
2010076850.tif 000016
【図１５】
2010076850.tif 000017
【図１６】
2010076850.tif 000018
【図１７】
2010076850.tif 000019
【図１８】
2010076850.tif 000020
【図１９】
2010076850.tif 000021
【図２０】
2010076850.tif 000022
【図２１】
2010076850.tif 000023
【図２２】
2010076850.tif 000024
【図２３】
2010076850.tif 000025
【手続補正書】
【提出日】平成22年4月27日(2010.4.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
視聴位置の前方左右にそれぞれ配置されるＬチャンネルスピーカおよびＲチャンネルスピーカを含む複数の実在するスピーカを用いて、視聴位置の正面に配置されるセンタースピーカ用のセンターチャンネル信号と、前記Ｌチャンネルスピーカ用のＬチャンネル信号と、前記Ｒチャンネルスピーカ用のＲチャンネル信号とを含む入力信号を、クロストークキャンセル演算を行うことなく音場制御するための音場制御装置であって、
前記センターチャンネル信号のレベルを、前記入力信号に含まれる他の複数の信号のレベルの最大値と比較するレベル比較部と、
前記センターチャンネル信号のレベルを増減するボリュームコントロールアンプと、
前記レベル比較部による前記比較の結果、前記センターチャンネル信号のレベルが前記他の複数の信号のレベルの最大値よりも低い場合に、前記センターチャンネル信号のレベルを増加させるように、前記ボリュームコントロールアンプを制御するレベル制御部とを備え、
前記入力信号は、前記センターチャンネル信号、前記Ｌチャンネル信号及び前記Ｒチャンネル信号に加えてさらに、前記視聴位置の後方左に配置されるサイドサラウンドＬＳチャンネルスピーカ用のサイドサラウンドＬＳチャンネル信号および前記視聴位置の後方右に配置されるサイドサラウンドＲＳチャンネルスピーカ用のサイドサラウンドＲＳチャンネル信号を含み、
前記音場制御装置は、さらに、
前記サイドサラウンドＬＳチャンネル信号の音質を補正し、補正後の前記サイドサラウンドＬＳチャンネル信号を遅延させる第１の音質補正イコライザと、
前記サイドサラウンドＲＳチャンネル信号の音質を補正し、補正後の前記サイドサラウンドＲＳチャンネル信号を遅延させる第２の音質補正イコライザとを備え、
前記第１の加算器は、さらに前記第１の音質補正イコライザの出力信号を前記Ｌチャンネル信号に加算し、
前記第２の加算器は、さらに前記第２の音質補正イコライザの出力信号を前記Ｒチャンネル信号に加算し、
前記レベル比較器は、前記センターチャンネル信号のレベルを、前記サイドサラウンドＬＳチャンネル信号、前記サイドサラウンドＲＳチャンネル信号、前記Ｌチャンネル信号及び前記Ｒチャンネル信号のレベルの最大値と比較し、
前記第１の音質補正イコライザと前記第２の音質補正イコライザとの音質補正は、
１ｋＨｚ以上の周波数帯域においてピーク及びディップが存在する音圧周波数特性を有する伝達関数を用いて行われ、
前記第１の音質補正イコライザの音圧周波数特性は、前記サイドサラウンドＬＳスピーカの位置における前記伝達関数を前記サイドサラウンドＬＳチャンネル信号に加えて、さらに、前記Ｌチャンネルスピーカの位置における前記伝達関数を除くものであり、
前記第２の音質補正イコライザの音圧周波数特性は、前記サイドサラウンドＲＳスピーカの位置における前記伝達関数を前記サイドサラウンドＲＳチャンネル信号に加えて、さらに、前記Ｒチャンネルスピーカの位置における前記伝達関数を除くものである
音場制御装置。
【請求項２】
前記音場制御装置は、さらに、
前記ボリュームコントロールアンプによりレベルを増減された前記センターチャンネル信号を、前記Ｌチャンネル信号に加算して、前記Ｌチャンネルスピーカに出力する第１の加算器と、
前記ボリュームコントロールアンプによりレベルを増減された前記センターチャンネル信号を、前記Ｒチャンネル信号に加算して、前記Ｒチャンネルスピーカに出力する第２の加算器とを備え、
前記レベル制御部は、前記レベル比較部による前記比較の結果、前記センターチャンネル信号のレベルが前記他の複数の信号のレベルの最大値よりも低い場合に、あらかじめ記憶している上限レベルまで前記センターチャンネル信号のレベルを段階的に増加させ、前記センターチャンネル信号のレベルが前記他の複数の信号のレベルの最大値よりも高くなった場合に、前記センターチャンネル信号のレベルを前記増幅前のレベルまで段階的に減衰させるように、前記ボリュームコントロールアンプを制御する
請求項１記載の音場制御装置。
【請求項３】
前記音場制御装置は、さらに、
前記ボリュームコントロールアンプによりレベルを増減された前記センターチャンネル信号を、あらかじめ設定された時間だけ遅延させ、遅延信号を出力する第１の遅延器と、
前記第１の遅延器の出力である前記遅延信号を反転させ、反転信号を出力する反転器とを備え、
前記第１の加算器および第２の加算器のうち一方は、前記第１の遅延器から出力された前記遅延信号を前記Ｌチャンネル信号及び前記Ｒチャンネル信号の一方に加算し、
前記第１の加算器および第２の加算器のうち他方は、前記反転器から出力された前記反転信号を前記Ｌチャンネル信号及び前記Ｒチャンネル信号の他方に加算する
請求項１記載の音場制御装置。
【請求項４】
（削除）
【請求項５】
前記第１の音質補正イコライザは、前記サイドサラウンドＬＳチャンネル信号の定位すべき位置から前記視聴位置までの音圧周波数特性と、前記Ｌチャンネルスピーカの位置から前記視聴位置までの音圧周波数特性との差で前記サイドサラウンドＬＳチャンネル信号の音質を補正し、
前記第２の音質補正イコライザは、前記サイドサラウンドＲＳチャンネル信号の定位すべき位置から前記視聴位置までの音圧周波数特性と、前記Ｒチャンネルスピーカの位置から前記視聴位置までの音圧周波数特性との差で前記サイドサラウンドＲＳチャンネル信号の音質を補正する
請求項４記載の音場制御装置。
【請求項６】
前記入力信号は、さらにサブウーファ信号を含み、
前記第１の加算器は、さらに前記サブウーファ信号を、前記Ｌチャンネル信号に加算し、
前記第２の加算器は、さらに前記サブウーファ信号を、前記Ｒチャンネル信号に加算する
請求項１記載の音場制御装置。
【請求項７】
前記音場制御装置は、さらに、
前記入力信号に含まれる前記Ｌチャンネル信号をあらかじめ設定された時間だけ時間遅延させる第２の遅延器と、
前記入力信号に含まれる前記Ｒチャンネル信号をあらかじめ設定された時間だけ時間遅延させる第３の遅延器とを備え、
前記第１の加算器は、前記ボリュームコントロールアンプによりレベルを増減された前記センターチャンネル信号を、前記第２の遅延器によって遅延された前記Ｌチャンネル信号に加算し、
前記第２の加算器は、前記ボリュームコントロールアンプによりレベルを増減された前記センターチャンネル信号を、前記第３の遅延器によって遅延された前記Ｒチャンネル信号に加算する
請求項１記載の音場制御装置。
【請求項８】
視聴位置の前方左右にそれぞれ配置されるＬチャンネルスピーカおよびＲチャンネルスピーカを含む複数の実在するスピーカを用いて、視聴位置の正面に配置されるセンタースピーカ用のセンターチャンネル信号と、前記Ｌチャンネルスピーカ用のＬチャンネル信号と、前記Ｒチャンネルスピーカ用のＲチャンネル信号とを含む入力信号を、クロストークキャンセル演算を行うことなく音場制御するための音場制御方法であって、
レベル比較部が、前記センターチャンネル信号のレベルを、前記入力信号に含まれる他の複数の信号のレベルの最大値と比較するステップと、
ボリュームコントロールアンプが、前記センターチャンネル信号のレベルを増減するステップと、
レベル制御部が、前記レベル比較部による前記比較の結果、前記センターチャンネル信号のレベルが前記他の複数の信号のレベルの最大値よりも低い場合に、前記センターチャンネル信号のレベルを増加させるように、前記ボリュームコントロールアンプを制御するステップとを備え、
前記入力信号は、前記センターチャンネル信号、前記Ｌチャンネル信号及び前記Ｒチャンネル信号に加えてさらに、前記視聴位置の後方左に配置されるサイドサラウンドＬＳチャンネルスピーカ用のサイドサラウンドＬＳチャンネル信号および前記視聴位置の後方右に配置されるサイドサラウンドＲＳチャンネルスピーカ用のサイドサラウンドＲＳチャンネル信号を含み、
前記音場制御方法は、さらに、
第１の音質補正イコライザが、前記サイドサラウンドＬＳチャンネル信号の音質を補正し、補正後の前記サイドサラウンドＬＳチャンネル信号を遅延させ、
第２の音質補正イコライザが、前記サイドサラウンドＲＳチャンネル信号の音質を補正し、補正後の前記サイドサラウンドＲＳチャンネル信号を遅延させ、
前記第１の加算器は、さらに前記第１の音質補正イコライザの出力信号を前記Ｌチャンネル信号に加算し、
前記第２の加算器は、さらに前記第２の音質補正イコライザの出力信号を前記Ｒチャンネル信号に加算し、
前記レベル比較器は、前記センターチャンネル信号のレベルを、前記サイドサラウンドＬＳチャンネル信号、前記サイドサラウンドＲＳチャンネル信号、前記Ｌチャンネル信号及び前記Ｒチャンネル信号のレベルの最大値と比較し、
前記第１の音質補正イコライザと前記第２の音質補正イコライザとの音質補正は、
１ｋＨｚ以上の周波数帯域においてピーク及びディップが存在する音圧周波数特性を有する伝達関数を用いて行われ、
前記第１の音質補正イコライザの音圧周波数特性は、前記サイドサラウンドＬＳスピーカの位置における前記伝達関数を前記サイドサラウンドＬＳチャンネル信号に加えて、さらに、前記Ｌチャンネルスピーカの位置における前記伝達関数を除くものであり、
前記第２の音質補正イコライザの音圧周波数特性は、前記サイドサラウンドＲＳスピーカの位置における前記伝達関数を前記サイドサラウンドＲＳチャンネル信号に加えて、さらに、前記Ｒチャンネルスピーカの位置における前記伝達関数を除くものである
音場制御方法。
【請求項９】
請求項１記載の前記音場制御装置を備えたテレビ装置およびアンプ装置のいずれか１つである
コンテンツ再生装置。
【請求項１０】
請求項１記載の音場制御装置に含まれる前記レベル比較部と、前記ボリュームコントロールアンプと、前記第１の音質補正イコライザと、前記第２の音質補正イコライザと、前記第１の加算器と、前記第２の加算器と前記レベル制御部を備える集積回路。
【手続補正書】
【提出日】平成23年2月4日(2011.2.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチチャンネル音場再生において、５．１チャンネル信号の音場を再生するための音場制御技術、特に、前方２チャンネルのスピーカシステムでマルチチャンネル音場再生を行う音場制御技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
昨今のＡＶ機器でのオーディオ信号再生においては、ホームシアター関連技術の開発が盛んであり、衛星放送、ＤＶＤの普及により、音声の記録再生チャンネル数が増加し、２チャンネルステレオ方式から５．１チャンネルの音場再生へと発展し、現在では更に後方へ１本ないし、２本のスピーカを追加した６．１チャンネル、７．１チャンネルの音場再生へというように全方向へチャンネル数が拡大しつつある。しかしながら一般ユーザにおいては、折角サラウンドチャンネル数が増加しても、サラウンドスピーカの設置の面倒さ、サラウンドスピーカ設置に伴う生活空間の制約などから、サラウンドスピーカの普及は進んでいない。そこで活用されているのが前方スピーカによるサラウンド音場拡大制御技術であり、各社独自の音場拡大方式が提案され、わざわざサラウンドスピーカを設置しなくても、仮想的に、サラウンドの拡がり感、後方定位感が味わえる。
【０００３】
図１はそのような音場拡大技術の典型としての従来の音像拡大装置の一例を示した図である（特許文献１参照）。
【０００４】
以下、図１を参照しながら、従来の音像拡大装置について、その動作を説明する。
【０００５】
図１は２チャンネル信号を２チャンネルのスピーカで再生する場合の音像拡大方式の例を示す図である。入力されたＬチャンネル信号Ｌｉｎから左クロストーク信号を除去した第１の左信号Ｌｍ１および、入力されたＲチャンネル信号Ｒｉｎから右クロストーク信号を除去した第１の右信号Ｒｍ１を生成するクロストークキャンセル手段５０と、入力されたＬチャンネル信号ＬｉｎにＲチャンネル信号Ｒｉｎの逆相信号を混合した第２の左信号Ｌｍ２および入力されたＲチャンネル信号ＲｉｎにＬチャンネル信号Ｌｉｎの逆相信号を混合した第２の右信号Ｒｍ２を生成する逆相信号生成手段６０と、Ｌｍ１とＬｍ２とを混合して左出力信号Ｌｏｕｔを生成し、かつＲｍ１とＲｍ２とを混合して右出力信号Ｒｏｕｔを生成する混合手段７０とで構成されている。図２は、図１に示したクロストークキャンセル手段５０の詳細な構成を示すブロック図である。図３は、図１に示した逆相信号生成手段６０の詳細な構成を示すブロック図である。
【０００６】
図４は従来の音像拡大装置におけるクロストーク信号を説明する図であり、通常の２チャンネルスピーカで再生された音の伝播状況を説明したものである。図４において左Ｌスピーカ７１から再生された左信号は視聴者７３の左直接音として左耳に到達するのと、右耳に左クロストーク音として到達する。人間はこの直接音とクロストーク音との音圧差、時間差からスピーカの音源位置方向を認識するとされている。クロストークキャンセル手段５０は、このクロストーク音をキャンセルさせ左耳元に定位させるように作用させると共に、逆相信号生成手段６０によって、右Ｒスピーカ７２から逆相の左信号を再生させ、右耳に到達させることで、左信号の音像を左スピーカの外側、すなわち、仮想ＬＳスピーカ位置まで広げるように作用させようとするものであり、少ない処理規模で、前方に配置したスピーカ位置より外側に音像位置を拡大しようとするのが従来の音像拡大装置である。右側信号については同じ動作なので説明を割愛する。
【０００７】
この様にして入力された信号を簡単なクロストークキャンセル処理および逆相信号生成処理をし、２チャンネルスピーカで再生することで、音像拡大が図れ、臨場感の拡大を一般家庭で簡単に形成できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−６６１９８号公報
【特許文献２】特開平５−２７６５９８号公報（後述）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、視聴者の頭部伝達関数を使用して、簡単なクロストークキャンセル処理、および逆相信号生成処理を行い、２チャンネルスピーカで再生する方式では、Ｌチャンネルスピーカ、Ｒチャンネルスピーカの中央に視聴者がいれば音像拡大効果は期待できるが、中央位置からはずれると頭部伝達関数が異なるため正しくクロストークキャンセルが行われず、その結果、音像拡大効果は低下することが予想できる。またモノラル信号に対しては、なんらの効果もない。この技術を５．１チャンネル信号に展開しても同じである。今後マルチチャンネル化が拡大展開し、家庭でのホームシアター産業が普及するには、そのサービスエリアの広さとスピーカシステムの簡単設置が必要となる。
【００１０】
また、マルチチャンネル再生を行う場合には、センターチャンネル信号を用いてセリフやボーカルの音声が出力される。コンテンツの再生では、セリフやボーカルは重要な位置を占めているが、このようなセリフやボーカルが、サラウンドスピーカからの効果音によって聞こえ難くなるという問題がある。
【００１１】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、センターチャンネル信号のセリフやボーカルの音質の明瞭さおよび音量レベルの聴き易さを確保すると共に、サービスエリアの狭さを改善し、２チャンネルのスピーカ構成で、５．１チャンネルの音像定位と臨場感を、広いサービスエリアで得る音場制御装置を構成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の音場制御装置は、視聴位置の前方左右にそれぞれ配置されるＬチャンネルスピーカおよびＲチャンネルスピーカを含む複数のスピーカを用いて、視聴位置の正面に配置されるセンタースピーカ用のセンターチャンネル信号と、前記Ｌチャンネルスピーカ用のＬチャンネル信号と、前記Ｒチャンネルスピーカ用のＲチャンネル信号とを含む入力信号を音場制御するための音場制御装置であって、前記センターチャンネル信号のレベルを、前記入力信号に含まれる他の複数の信号のレベルの最大値と比較するレベル比較部と、前記センターチャンネル信号のレベルを増減するボリュームコントロールアンプと、前記レベル比較部による前記比較の結果、前記センターチャンネル信号のレベルが前記他の複数の信号のレベルの最大値よりも低い場合に、前記センターチャンネル信号のレベルを増加させるように、前記ボリュームコントロールアンプを制御するレベル制御部とを備えるものである。
【００１３】
また、前記音場制御装置は、さらに、前記ボリュームコントロールアンプによりレベルを増減された前記センターチャンネル信号を、前記Ｌチャンネル信号に加算して、前記Ｌチャンネルスピーカに出力する第１の加算器と、前記ボリュームコントロールアンプによりレベルを増減された前記センターチャンネル信号を、前記Ｒチャンネル信号に加算して、前記Ｒチャンネルスピーカに出力する第２の加算器とを備え、前記レベル制御部は、前記レベル比較部による前記比較の結果、前記センターチャンネル信号のレベルが前記他の複数の信号のレベルの最大値よりも低い場合に、あらかじめ記憶している上限レベルまで前記センターチャンネル信号のレベルを段階的に増加させ、前記センターチャンネル信号のレベルが前記他の複数の信号のレベルの最大値よりも高くなった場合に、前記センターチャンネル信号のレベルを前記増幅前のレベルまで段階的に減衰させるように、前記ボリュームコントロールアンプを制御するとしてもよい。
【００１４】
また、前記音場制御装置は、さらに、前記ボリュームコントロールアンプによりレベルを増減された前記センターチャンネル信号を、あらかじめ設定された時間だけ遅延させ、遅延信号を出力する第１の遅延器と、前記第１の遅延器の出力である前記遅延信号を反転させ、反転信号を出力する反転器とを備え、前記第１の加算器および第２の加算器のうち一方は、前記第１の遅延器から出力された前記遅延信号を前記Ｌチャンネル信号及び前記Ｒチャンネル信号の一方に加算し、前記第１の加算器および第２の加算器のうち他方は、前記反転器から出力された前記反転信号を前記Ｌチャンネル信号及び前記Ｒチャンネル信号の他方に加算するとしてもよい。
【００１５】
また、前記入力信号は、前記センターチャンネル信号、前記Ｌチャンネル信号及び前記Ｒチャンネル信号に加えてさらに、前記視聴位置の後方左に配置されるサイドサラウンドＬＳチャンネルスピーカ用のサイドサラウンドＬＳチャンネル信号および前記視聴位置の後方右に配置されるサイドサラウンドＲＳチャンネルスピーカ用のサイドサラウンドＲＳチャンネル信号を含み、前記音場制御装置は、さらに、前記サイドサラウンドＬＳチャンネル信号の音質を補正し、補正後の前記サイドサラウンドＬＳチャンネル信号を遅延させる第１の音質補正イコライザと、前記サイドサラウンドＲＳチャンネル信号の音質を補正し、補正後の前記サイドサラウンドＲＳチャンネル信号を遅延させる第２の音質補正イコライザとを備え、前記第１の加算器は、さらに前記第１の音質補正イコライザの出力信号を前記Ｌチャンネル信号に加算し、前記第２の加算器は、さらに前記第２の音質補正イコライザの出力信号を前記Ｒチャンネル信号に加算し、前記レベル比較器は、前記センターチャンネル信号のレベルを、前記サイドサラウンドＬＳチャンネル信号、前記サイドサラウンドＲＳチャンネル信号、前記Ｌチャンネル信号及び前記Ｒチャンネル信号のレベルの最大値と比較するとしてもよい。
【００１６】
また、前記第１の音質補正イコライザは、前記サイドサラウンドＬＳチャンネル信号の定位すべき位置から前記視聴位置までの音圧周波数特性と、前記Ｌチャンネルスピーカの位置から前記視聴位置までの音圧周波数特性との差で前記サイドサラウンドＬＳチャンネル信号の音質を補正し、前記第２の音質補正イコライザは、前記サイドサラウンドＲＳチャンネル信号の定位すべき位置から前記視聴位置までの音圧周波数特性と、前記Ｒチャンネルスピーカの位置から前記視聴位置までの音圧周波数特性との差で前記サイドサラウンドＲＳチャンネル信号の音質を補正するとしてもよい。
【００１７】
また、前記入力信号は、さらにサブウーファ信号を含み、前記第１の加算器は、さらに前記サブウーファ信号を、前記Ｌチャンネル信号に加算し、前記第２の加算器は、さらに前記サブウーファ信号を、前記Ｒチャンネル信号に加算するとしてもよい。
【００１８】
また、前記音場制御装置は、さらに、前記入力信号に含まれる前記Ｌチャンネル信号をあらかじめ設定された時間だけ時間遅延させる第２の遅延器と、前記入力信号に含まれる前記Ｒチャンネル信号をあらかじめ設定された時間だけ時間遅延させる第３の遅延器とを備え、前記第１の加算器は、前記ボリュームコントロールアンプによりレベルを増減された前記センターチャンネル信号を、前記第２の遅延器によって遅延された前記Ｌチャンネル信号に加算し、前記第２の加算器は、前記ボリュームコントロールアンプによりレベルを増減された前記センターチャンネル信号を、前記第３の遅延器によって遅延された前記Ｒチャンネル信号に加算するとしてもよい。
【００１９】
また、本発明の音場制御方法は、視聴位置の前方左右にそれぞれ配置されるＬチャンネルスピーカおよびＲチャンネルスピーカを含む複数のスピーカを用いて、視聴位置の正面に配置されるセンタースピーカ用のセンターチャンネル信号と、前記Ｌチャンネルスピーカ用のＬチャンネル信号と、前記Ｒチャンネルスピーカ用のＲチャンネル信号とを含む入力信号を音場制御するための音場制御方法であって、レベル比較部が、前記センターチャンネル信号のレベルを、前記入力信号に含まれる他の複数の信号のレベルの最大値と比較するステップと、ボリュームコントロールアンプが、前記センターチャンネル信号のレベルを増減するステップと、レベル制御部が、前記レベル比較部による前記比較の結果、前記センターチャンネル信号のレベルが前記他の複数の信号のレベルの最大値よりも低い場合に、前記センターチャンネル信号のレベルを増加させるように、前記ボリュームコントロールアンプを制御するステップとを備える。
【００２０】
なお、本発明は、装置として実現できるだけでなく、その装置を構成する処理手段をステップとする方法として実現したり、それらステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現したり、そのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体として実現したり、そのプログラムを示す情報、データ又は信号として実現したりすることもできる。そして、それらプログラム、情報、データ及び信号は、インターネット等の通信ネットワークを介して配信してもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の音場制御装置は、上記構成により、センターチャンネル信号のセリフ、ボーカルの音質の明瞭さ、音量レベルの聴き易さを得ることができ、複数の視聴者に対する広いサービスエリアの確保が可能となり、２チャンネルのスピーカ構成で、５．１チャンネルの音像定位と臨場感を得る音場制御装置を簡単な構成で実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、従来の音像拡大装置のブロック図である。
【図２】図２は、従来の音像拡大装置のクロストークキャンセル手段のブロック図である。
【図３】図３は、従来の音像拡大装置の逆相信号生成手段のブロック図である。
【図４】図４は、従来の音像拡大装置の原理説明図である。
【図５】図５（ａ）及び図５（ｂ）は、本発明の音場制御装置を備えたコンテンツ再生装置の例を示す外観図である。
【図６】図６は、本実施の形態における音場制御装置の構成を示すブロック図である。
【図７】図７は、本実施の形態における音場制御装置において、センターチャンネル信号のレベル制御を行う主要処理部を示すブロック図である。
【図８】図８（ａ）、図８（ｂ）及び図８（ｃ）は、本実施の形態のセンターチャンネル信号のレベル制御におけるレベル比較部、積分器およびレベル制御部の出力信号を示す図である。
【図９】図９は、本実施の形態の音場制御装置によるセンターチャンネル信号のレベル制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、本実施の形態のセンターチャンネル信号のレベル制御を行うための最小構成を示すブロック図である。
【図１１】図１１は、本実施の形態における音場制御装置において、同相センターチャンネル信号の干渉による音圧周波数特性のキャンセルを行う主要処理部を示すブロック図である。
【図１２】図１２は、視聴位置によるスピーカ距離差発生の説明図である。
【図１３】図１３は、同相センターチャンネル信号の干渉による音圧周波数特性を示す図である。
【図１４】図１４（ａ）及び図１４（ｂ）は、図１１に示した遅延器の遅延効果による左出力と右出力との音圧周波数特性を示す図である。
【図１５】図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は、同相センターチャンネル信号の干渉による音圧周波数特性と本実施の形態におけるその改善効果とを示す視聴角度−音圧−周波数特性グラフである。
【図１６】図１６は、従来の２チャンネル信号系でのキャンセル改善例のブロック図である。
【図１７】図１７は、本実施の形態の音場制御装置において、サイドサラウンド信号の音圧周波数特性を補正する主要処理部を示すブロック図である。
【図１８】図１８は、ＩＴＵ−Ｒ（国際電気通信連合：  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｕｎｉｏｎ  Ｒａｄｉｏｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｓｅｃｔｏｒ）  ＢＳ．７７５−１勧告のスピーカ配置図である。
【図１９】図１９は、本実施の形態におけるプラズマＴＶでのサラウンドスピーカの音像定位方向を示す説明図である。
【図２０】図２０は、本実施の形態の動作原理を説明するスピーカ位置の説明図である。
【図２１】図２１は、本実施の形態の動作原理を説明する音圧周波数特性図である。
【図２２】図２２は、本実施の形態における音質補正イコライザの音圧周波数特性補正特性図である。
【図２３】図２３は、本実施の形態におけるプラズマＴＶでの音像定位の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２４】
（実施の形態１）
本実施の形態における音場制御装置について、以下にその動作と各構成要素を詳しく説明する。
【００２５】
図５（ａ）及び図５（ｂ）は、本発明の音場制御装置を備えたコンテンツ再生装置の例を示す外観図である。図５（ａ）は、本発明の音場制御装置を備えたテレビ装置１０１およびラックシアター１０２の外観を示す図である。テレビ装置１０１は、モニタ画面の下部の右スピーカ位置１１１と左スピーカ位置１１２とに左右のスピーカを備える。また、ラックシアター１０２もまた、その前面上部に位置するサウンドバー内の右スピーカ位置１２１と左スピーカ位置１２２とに、テレビ装置１０１よりも大口径の左右スピーカを備えている。図５（ｂ）は、本発明の音場制御装置を備えたオーディオコンポ２０１の外観を示す図である。オーディオコンポ２０１は、本格的なオーディオ再生のための大口径スピーカを右スピーカ位置２１１と左スピーカ位置２１２とに備えている。このテレビ装置１０１、ラックシアター１０２およびオーディオコンポ２０１は、本発明の音場制御装置を備えることによって、いずれも、２つのスピーカを用いることにより、クリアな音質で十分な音量を確保したセンターチャンネル信号を再生できるとともに、広いサービスエリアで５．１チャンネル信号を再生することができる。
【００２６】
図６は本実施の形態における音場制御装置の構成を示すブロック図である。図６に示す音場制御装置は、Ｌチャンネル信号（Ｌ信号）、Ｒチャンネル信号（Ｒ信号）、センターチャンネル信号（Ｃ信号）、サイドサラウンドＬＳチャンネル信号（Ｌｓ信号）、サイドサラウンドＲＳチャンネル信号（Ｒｓ信号）、サブウーファチャンネル信号（ＳＷ信号）よりなる５．１チャンネル信号を２チャンネルスピーカで再生するものである。
【００２７】
図６において、音場制御装置は、遅延器１、２、ボリュームコントロールアンプ（ＶＣＡ）３、加算器４、５、最大値検出部６、レベル比較部７、レベル制御部８、遅延器９、加算器１０、反転器１１、加算器１２、１３、１４、遅延器１５、１６、音質補正イコライザ１７,１８および加算器１９、２０を備える。遅延器１、２は、それぞれＬ信号およびＲ信号を遅延させる。ＶＣＡ３はＣ信号のレベルを制御する。加算器４、５はそれぞれ遅延器１、２の出力信号にＶＣＡ３の出力信号を加算する。最大値検出部６は、例えば、論理回路や理想ダイオード回路を用いた最大値回路などで構成され、入力された最大レベルの信号を出力する。また、最大値検出部６をソフトウェアなどで構成する場合には、レジスタなどのメモリを備え、５．１チャンネル信号のうちＣ信号を除くＬ、Ｒ、Ｌｓ、Ｒｓ信号のそれぞれ信号値を一時記憶し、記憶した信号のレベルの最大値を検出する。最大値検出部６は、検出した最大レベルの信号を出力する。レベル比較部７はＣ信号と最大値検出部６の出力信号とを比較する。レベル制御部８はレベル比較部７の出力信号により、ＶＣＡ３を制御する。遅延器９はＶＣＡ３の出力信号を遅延させる。加算器１０は加算器４の出力信号に遅延器９の出力信号を加算する。反転器１１は遅延器９の出力信号を反転する。加算器１２は、加算器５の出力信号に反転器１１の出力信号を加算する。加算器１３、１４はそれぞれ加算器１０、１２の出力信号にＳＷ信号を加算する。遅延器１５、１６はそれぞれＬｓ、Ｒｓ信号を遅延させる。音質補正イコライザ１７、１８はそれぞれ遅延器１５、１６の出力信号を音質補正する。加算器１９、２０はそれぞれ加算器１３、１４の出力信号に音質補正イコライザ１７、１８の出力信号を加算する。なお、同図において、Ｌチャンネル信号に対して、加算器４、１０、１３、１９を用いて、レベル制御されたＣ信号と、レベル制御されたＣ信号を時間遅延させたＣτ信号と、ＳＷ信号と、音質特性を補正されたＬｓ信号とを加算したが、加算器４、１０、１３、１９はそれぞれ別体である必要は無く、１つの加算器１９としてもよい。また同様に、Ｒチャンネル信号に対して、レベル制御されたＣ信号と、レベル制御されたＣ信号を時間遅延させ反転した−Ｃτ信号と、ＳＷ信号と、音質特性を補正されたＲｓ信号とを加算する加算器５、１２、１４、２０もそれぞれ別体である必要は無く、１つの加算器２０としてもよい。また、それらを適宜組み合わせて一体としてもよい。例えば、加算器４と加算器１０、および、加算器５と加算器１２を一体とするような設計としてもよい。なお、遅延器１５と音質補正イコライザ１７とは逆の順に接続されるように構成してもよく、また、これらを同時に処理するように構成してもよい。さらに、遅延器１６と音質補正イコライザ１８とは逆の順に接続されるように構成してもよく、また、これらを同時に処理するように構成してもよい。
【００２８】
まず、センターチャンネル信号のレベル信号処理について説明する。
【００２９】
図７は、本実施の形態における音場制御装置において、センターチャンネル信号のレベル制御を行う主要処理部を示す図である。図７では、図６に示した構成のうち、センターチャンネル信号のレベル信号処理を行う処理部を破線で囲んで示している。図８は、センターチャンネル信号のレベル信号処理におけるレベル比較部７およびレベル制御部８の出力信号を示す図である。図９は、最大値検出部６、レベル比較部７およびレベル制御部８によるセンターチャンネル信号のレベル信号処理の手順を示すフローチャートである。図６および図７に示すように、最大値検出部６は、入力されるＬ信号、Ｒ信号、Ｌｓ信号、Ｒｓ信号のうちで最大レベルを検出する（Ｓ９０１）。レベル比較部７は、最大値検出部６で検出された最大レベルと、Ｃ信号のレベルとを比較する。レベル比較部７は、Ｃ信号が、その他の効果音チャンネルの信号の最大レベルよりレベルが高いか低いかを判定し（Ｓ９０２）、図８（ａ）に示すごとく、低ければＨパルスを（Ｓ９０３）、同じかまたは高ければＬパルスを発生する（Ｓ９０４）。ここで、音場制御装置は、ステップＳ９０１の処理に戻り、ステップＳ９０１からステップＳ９０４の処理を繰り返す。同時に、レベル比較部７は、発生したパルスを、図８（ｂ）に示すごとく、チャタリングを吸収する積分器を通して出力する（Ｓ９０５）。
【００３０】
ステップＳ９０５における積分器を介したレベル比較部７の出力を受けて、レベル制御部８は、図８（ｃ）に示すごとく、予め想定した最大増幅量（例えば６ｄＢ）へ段階的に増加させるようにレベル設定し、ＶＣＡ３によりレベル制御を行う。
【００３１】
より具体的には、レベル制御部８は、例えば、Ｃ信号を何段階増幅したかをカウントするレジスタなどを備え、１段階増幅または減衰するごとにレジスタのカウントをインクリメントまたはデクリメントして、現在、Ｃ信号を何段階増幅したかを記憶するものとする。レベル制御部８は、レベル比較部７の積分器の出力がＨレベルか否かを判定し（Ｓ９０６）、Ｈレベルであれば、所定の時間、例えば１秒間、経過するまで待機し（Ｓ９０７）、所定時間経過したらタイマーをリセットし、その後、Ｃ信号のレベルの増幅率が上限のレベル、例えば、６ｄＢに達しているか否かを判定する（Ｓ９０８）。上限レベルに達していればステップＳ９０６の処理に戻り、上限レベルに達していなければ、所定の増幅率、例えば、１ｄＢだけＣ信号を増幅し、増幅段階を１インクリメントして（Ｓ９０９）、ステップＳ９０６の処理に戻る。
【００３２】
ステップＳ９０６において、積分器の出力がＨレベルでない、すなわち、Ｌレベルであれば（ステップＳ９０６でＮｏ）、レベル制御部８は、所定時間、例えば、１秒が経過するまで待機し（ステップＳ９１０）、所定時間が経過したらタイマーをリセットし、その後、Ｃ信号のレベルが元のレベルであるか否かを判定する（ステップＳ９１１）。元のレベル、すなわち、増幅率が０ｄＢであればステップＳ９０６の処理に戻り、元のレベルに達していなければ、所定の増幅率、例えば、１ｄＢだけＣ信号を減衰し、レジスタのカウントをデクリメントして（Ｓ９１２）、ステップＳ９０６の処理に戻る。
【００３３】
以上のように、一度に想定した最大増幅量６ｄＢへの増加を行うのは、誤判定や瞬間判定も伴い、切り替えの音量差が耳につくので、たとえば上記のように１ｄＢステップ/秒で段階的に制御する。また判定時間が短い場合は最大増幅量まで達しなくても良い。このように、とりわけＣ信号はセリフやボーカルといった重要な信号のチャンネルであり、他の効果チャンネルよりレベルが低い場合は、効果音に埋もれて肝心のセリフが聞き取れなくなる場合があるが、より高いレベルで再生することで、聞きやすい音量レベルのセンターチャンネル信号音の再生が可能となる。なお、ここでは、積分器の出力がＨレベルになると、Ｃ信号のレベル制御を１ｄＢステップ／秒で段階的に６ｄＢまで増幅し、積分器の出力がＬレベルになると、６ｄＢから１ｄＢステップ／秒で段階的に０ｄＢまで減衰するとしたが、本発明はこれに限定されない。これらの数値は、好ましい数値として挙げただけであり、任意に設定するとしてもよい。例えば、レベル制御部８にあらかじめ、上限レベルの値（最大増幅量）と、段階的に増幅または減衰する増幅率、および時間間隔などの値を組にして、その複数組をルックアップテーブルに記憶しておき、ユーザによる外部からの入力に応じて、そのいずれかを選択し、Ｃ信号のレベルを制御するというようにしてもよい。従って、例えば、あるユーザによっては０．５秒ごとに、０．５ｄＢ増幅または減衰し、別のユーザによっては１秒ごとに１ｄＢ増幅または減衰するとしてもよい。
【００３４】
また、上記の例では、２チャンネルスピーカを用いて５．１チャンネルのマルチチャンネル信号を再生する場合を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、本発明は、２チャンネルスピーカを用いて３チャンネルのマルチチャンネル信号を再生する場合にも適用することができる。例えば、Ｌチャンネルスピーカと、Ｒチャンネルスピーカとを用いて、Ｃ信号、Ｌチャンネル信号およびＲチャンネル信号からなるマルチチャンネル信号を再生する場合である。この場合には、レベル比較部７は、Ｃ信号と、Ｃ信号を除くＬ及びＲ信号のうちから最大値検出部６が検出した最大レベルの信号とを比較して、比較結果を示すＨパルスまたはＬパルスを出力するとしてもよい。
【００３５】
図１０は、本実施の形態のセンターチャンネル信号のレベル制御を行うための最小構成を示すブロック図である。図７では、２つのスピーカを用いて５．１チャンネルのマルチチャンネル信号を再生する音場制御装置の構成を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図１０に示すように、本発明のＣ信号のレベル制御方法は、６個のスピーカで５．１チャンネル信号を再生するマルチチャンネルオーディオ再生装置にも、そのまま適用することができる。また、本発明のＣ信号のレベル制御方法は、３個のスピーカで３チャンネル信号を再生するマルチチャンネルオーディオ再生装置にもそのまま適用できることは言うまでもない。この場合には、レベル比較部７は、Ｃ信号と、Ｃ信号を除くＬ及びＲ信号のうちから最大値検出部６が検出した最大レベルの信号とを比較して、比較結果を示すＨパルスまたはＬパルスを出力する。
【００３６】
なお、上記の例では、最大値検出部６は、Ｃ信号を除くＬ、Ｒ、Ｌｓ、Ｒｓ信号のうちから、検出した最大レベルの信号を出力するとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、最大値検出部６は、Ｃ信号を除くＬ、Ｒ、Ｌｓ、Ｒｓ信号のうちで検出した最大レベルの信号そのものではなく、最大レベルの信号の値を出力するとしてもよい。この場合、レベル比較部７は、Ｃ信号のレベルの値と、Ｌ、Ｒ、Ｌｓ、Ｒｓ信号のうちで最大レベルの信号の値とを比較する。
【００３７】
さらに、上記の例では、反転器１１を遅延器９と加算器１２との間に接続したが、その代わりに反転器１１を遅延器９から分岐した接続点と加算器１０との間に接続してもよいことは言うまでもない。
【００３８】
次にセンターチャンネル信号の信号処理について説明する。
【００３９】
図１１は、本実施の形態における音場制御装置において、同相センターチャンネル信号の干渉による音圧周波数特性のキャンセルを行う主要処理部を示す図である。図１２は、視聴位置によるスピーカ距離差発生を説明する説明図である。図１３は、同相センターチャンネル信号の干渉による音圧周波数特性を示す図である。通常、センターチャンネル信号を２チャンネルにダウンミックスする場合は、Ｌチャンネルスピーカ３１とＲチャンネルスピーカ３２に同相で加算される。今、左右スピーカ間距離が５０ｃｍの５０インチ程度のプラズマＴＶセット３０を、１．５ｍの視聴距離で視聴する場合で考えると、プラズマＴＶセット３０の正面中央で視聴している視聴者３３は、Ｌチャンネルスピーカ３１との距離ｄ１＝Ｒチャンネルスピーカ３２との距離ｄ２となり、左右スピーカの距離差は発生しない。
【００４０】
次に同じプラズマＴＶセット３０をＲチャンネルスピーカ３２の前で視聴している視聴者３４は、Ｌチャンネルスピーカ３１との距離ｄ３≠Ｒチャンネルスピーカ３２との距離ｄ４であり、左右スピーカの距離差は、
ｄ３−ｄ４＝８ｃｍ
となる。この距離差８ｃｍで、同じ音をＬチャンネルスピーカ３１とＲチャンネルスピーカ３２で再生した場合、図１３に示すごとく同相信号の干渉による音圧周波数特性キャンセルが発生し、８ｃｍが半波長である２．１ＫＨｚ付近に最初のキャンセル谷が発生し、あと奇数倍の周波数にもキャンセルする谷が発生する。また偶数倍の周波数は加算する山となって６ｄＢの増加となり、視聴位置で、音圧周波数特性に乱れが発生する。とりわけセンターチャンネル信号はセリフやボーカルといった重要な信号のチャンネルであり、このような視聴位置によるスピーカ距離差に起因する音圧周波数特性の乱れのない明瞭な音が再生できる、広いサービスエリアを確保することが必要となる。
【００４１】
そこで、入力されたＣ信号は、図１１に示すように、ＶＣＡ３を経由して加算器４、５でそれぞれＬチャンネル、Ｒチャンネルに加算される。同時に遅延器９により時間遅延され、時間遅延されたセンターチャンネル信号は加算器１０によりＬチャンネルに加算し、また遅延器９で時間遅延されたセンターチャンネル信号は反転器１１で逆相とし、加算器１２でＲチャンネルに加算される。
【００４２】
今、遅延器９の遅延時間量をτとし、遅延器９の出力をＣτとすると、入力されたＣ信号は、次式で表されるＬｏｕｔ、Ｒｏｕｔ信号となって、それぞれＬチャンネル、Ｒチャンネルに加算されることになる。図１４は、図１１に示した遅延器の遅延効果による左右出力の音圧周波数特性を示す図である。図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は、同相センターチャンネル信号の干渉による音圧周波数特性と本実施の形態におけるその改善効果とを示す視聴角度−音圧−周波数特性グラフである。
【００４３】
Ｌｏｕｔ＝Ｃ＋Ｃτ
Ｒｏｕｔ＝Ｃ−Ｃτ
遅延時間をデジタル処理で正確に処理し、遅延時間量τを５ｍｓ（ミリ秒）とすると、図１４に示すごとく遅延効果によるＬｏｕｔ、Ｒｏｕｔの音圧周波数特性は
Ｌｏｕｔ：１００Ｈｚで谷、２００Ｈｚで山、３００Ｈｚで谷、・・・
Ｒｏｕｔ：１００Ｈｚで山、２００Ｈｚで谷、３００Ｈｚで山、・・・
と解析され、Ｌｏｕｔ、Ｒｏｕｔ音圧周波数特性の山谷の位置が逆になる。この処理を施し、視聴角度（位置）をずらして再生、音圧周波数特性を測定した例が図１５（ｂ）であり、図１５（ａ）に示すように、Ｌｏｕｔ＝Ｒｏｕｔ＝Ｃとした場合では視聴角度により同相キャンセルされていたＣ信号の音圧周波数特性が、遅延信号＋Ｃτと、−Ｃτとを加算することで細かく無相関化されることにより、図１５（ｂ）に示すように、いかなる視聴角度においても、大きな山谷を発生しなくなることがわかる。
【００４４】
このように、遅延させた信号を遅延前の信号に加算することにより、同相信号キャンセルを改善する技術は、従来から開示されている（特許文献２参照）。
【００４５】
図１６は従来の２チャンネル信号系での同相信号キャンセル改善例を示すブロック図である。図１６において、加算器４１でＬ、Ｒ信号の同相信号を検出し、ＨＰＦ（Ｈｉｇｈ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ)４２で高域成分を検出し、群遅延器４３で遅延させたものを加算器４４、４５でＬ、Ｒ信号に加算する。本発明では、この群遅延器４３に相当する遅延器９に、正確な遅延時間が設定できるデジタル遅延器を使用することで、従来の２チャンネル信号系の同相信号処理から、より高性能のセンターチャンネル信号の干渉改善が図られ、サービスエリアの広い、音質的に聞きやすいセンターチャンネル再生が可能となる。
【００４６】
次にサラウンドチャンネルの信号処理について説明する。
【００４７】
図１７は、サイドサラウンドＬＳ、ＲＳチャンネル信号を擬似サイドサラウンドＬＳ、ＲＳチャンネルスピーカに定位させるために音圧周波数特性の補正を行う主要処理部を示すブロック図である。図１７において、サイドサラウンドＬＳ、ＲＳチャンネル信号の音像定位を行う主要処理部を破線で囲んで示す。本実施の形態の音場制御装置では、入力される５．１チャンネル信号のうち、Ｌｓ信号は、Ｃ信号、Ｌ信号およびＲ信号との音像定位位置を時間的に差別化するために遅延器１５を用いて時間遅延される。遅延器１５で時間遅延された信号は、音質補正イコライザ１７で音質補正され、加算器１９でＬチャンネルに加算される。同様に、入力される５．１チャンネル信号のうち、Ｒｓ信号は、Ｃ信号、Ｌ信号およびＲ信号との音像定位位置を時間的に差別化するために遅延器１６を用いて時間遅延される。遅延器１６で時間遅延された信号は、音質補正イコライザ１８で音質補正され、加算器２０でＲチャンネルに加算される。遅延器１５と遅延器１６は同じ時間遅延量で、数ｍｓ〜数十ｍｓ程度の遅延時間であり、また音質補正イコライザ１７と音質補正イコライザ１８は同じ音圧周波数特性を有する。すなわち、遅延器１５と遅延器１６との時間遅延量は、音場制御装置の回路全体での信号出力のバランスを考慮し、前述の数ｍｓ〜数十ｍｓの範囲で最適な値を設定すればよい。なお、図１７では、Ｌｓ信号は、遅延器１５により遅延された後、音質補正イコライザ１７にて音質補正され、Ｒｓ信号は、遅延器１６により遅延された後、音質補正イコライザ１８にて音質補正されることを示している。しかし、本発明はこれに限定されず、遅延器１５、１６と、音質補正イコライザ１７、１８との接続順序は、前後に入れ替わってもよい。すなわち、Ｌｓ信号を、まず音質補正イコライザ１７で音圧周波数特性を補正した後、遅延器１５で遅延して加算器１９に出力するとしてもよい。Ｒｓ信号についても同様である。
【００４８】
図１８は、ＩＴＵ−Ｒ  ＢＳ．７７５−１勧告のスピーカ配置図である。ここで音質補正イコライザ１７、１８の補正方法について説明する。通常５．１チャンネルのスピーカ配置は、図１８に示すごとく、ＩＴＵ−Ｒ  ＢＳ．７７５−１勧告のスピーカ配置に従って設置される。すなわち、Ｌチャンネルスピーカ、Ｒチャンネルスピーカは視聴者の前方３０度方向、サイドサラウンドスピーカは視聴者の後方１１０度である。
【００４９】
図１９は、本実施の形態におけるプラズマＴＶでのサラウンドスピーカの音像定位方向を示す説明図である。しかしながら現実問題として、プラズマＴＶセット３０を視聴した場合、図１９に示すごとく、前方のＬチャンネルスピーカ３１、およびＲチャンネルスピーカ３２の視聴角度θは、約１０度であり、この１０度方向に設置した前方のスピーカを利用して、仮想的に１１０度方向に擬似サイドサラウンドＬＳチャンネルスピーカ３５および擬似サイドサラウンドＲＳチャンネルスピーカ３６を定位させる必要がある。この補正を行うのが音質補正イコライザ１７、１８である。
【００５０】
図２０は視聴方向と音圧周波数特性との関係を知るために、視聴者を中心とする同一円周上に配置された各スピーカ位置から視聴者の左耳までの音圧周波数特性を測定する方法を示す図である。図２０に示すように、視聴者の周囲に同じ特性のスピーカを複数配置し、視聴者の位置に人間の頭部を模擬し、外耳道入り口にマイクを具備するダミーヘッドマイクを配置し、それによってスピーカの音圧周波数特性を測定する。このようにして測定した実測例を図２１に示す。
【００５１】
図２１は、４５度単位で視聴者の周辺に同じスピーカを配置し、前方０度方向の音圧周波数特性に対する各角度の音圧周波数特性の差分を測定計算したものである。図２１に示す測定結果より、次のことが言える。すなわち、１ｋＨｚ以上の周波数帯域において、スピーカの配置角度が増加すると高域が低下し、また６ｋＨｚ以上に細かなピーク／ディップが存在する。これは、頭部形状、耳殻の形状からくる音の回折、干渉で発生するものとして知られている頭部伝達関数による音圧周波数特性の変化である。この音圧周波数特性の変化に着目し、本実施の形態は、図１９に示す擬似サイドサラウンドＬＳチャンネルスピーカ３５、擬似サイドサラウンドＲＳチャンネルスピーカ３６を１１０度の位置に配置させるものである。
【００５２】
図２２は、１０度の位置にあるＬ、Ｒスピーカからそれぞれ出力されるＬｓ、Ｒｓ信号を左右１１０度の位置に定位させるための音圧周波数特性補正特性を示す図である。１１０度の位置に定位されるべき擬似サイドサラウンドＬＳチャンネルスピーカ３５、擬似サイドサラウンドＲＳチャンネルスピーカ３６を定位させるための音質補正イコライザ１７、音質補正イコライザ１８の音圧周波数特性補正特性ＥＱ１は、
ＥＱ１＝Ｆ（１１０度）−Ｆ（１０度）
となる。ここで、Ｆ（θ）は角度θでの音圧周波数特性を表し、上記減算は、ｄＢ値すなわち対数軸上での減算を意味する。
【００５３】
また、この原理に基づけば、３０度の位置に配置されるべき擬似Ｌチャンネルスピーカ、擬似Ｒチャンネルスピーカの音質補正イコライザの音圧周波数特性補正特性ＥＱ２は、
ＥＱ２＝Ｆ（３０度）−Ｆ（１０度）
となるが、３０度方向と１０度方向の周波数特性差はほとんどないので音質補正イコライザは使用しない。
【００５４】
このように擬似的に定位させたいスピーカ位置の角度を想定し、実スピーカで合成して定位する場合、スピーカ配置角度差による音質差を、音質補正イコライザを使用して音圧周波数特性の補正を行うことで、同じＬチャンネルスピーカ、Ｒチャンネルスピーカから再生される信号でも、音質差によりＬチャンネル信号およびＲチャンネル信号と、サイドサラウンド信号であるＬｓ信号およびＲｓ信号との差別化が図られる。
【００５５】
また、同じＬチャンネルスピーカからＣ信号、時間遅延されたＬｓ信号も出力するので、Ｌ信号の音像定位位置を時間的に差別化するため遅延器１で遅延処理を行う。また、同様に同じＲチャンネルスピーカからＣ信号、時間遅延されたＲｓ信号も出力するので、Ｒ信号の音像定位位置を時間的に差別化するため遅延器２で遅延処理を行う。遅延器１、２による遅延時間は、２０ｍｓ程度が推奨されるが、概ね２０ｍｓ〜５０ｍｓの間で適宜、最適な値を設定すればよい。
【００５６】
また、入力されたＳＷ信号は加算器１３、１４でそれぞれＬチャンネル、Ｒチャンネルに加算され、２チャンネルにダウンミックスされて再生される。
【００５７】
図２３は本実施の形態におけるプラズマＴＶセット３０での音像定位位置のイメージを示す図である。同図にハッチングで示すように、Ｌチャンネルスピーカ３１の後方の空間領域２３１にＬ信号が音像定位し、Ｒチャンネルスピーカ３２の後方の空間領域２３２にＲ信号が音像定位する。また、視聴者の左後方１１０度方向の空間領域２３３にはＬｓ信号が音像定位し、視聴者の右後方１１０度方向の空間領域２３４にはＲｓ信号が音像定位する。また、Ｃ信号は、縦線のハッチングで示す空間領域２３０の位置に、すなわち、Ｌチャンネルスピーカ３１とＲチャンネルスピーカ３２の間に左右方向の広がりを持って音像定位する。
【００５８】
以上のように本実施の形態における音場制御装置では、センターチャンネル信号を遅延処理により無相関化して、２チャンネルスピーカからダウンミックス再生することで、視聴位置により同相キャンセルされていた音圧周波数特性が、いかなる視聴位置においても平坦になり、音質的にも明瞭な音声再生が広いサービスエリアで得られる。また、Ｃ信号と他の効果音チャンネル信号とのレベルを比較し、Ｃ信号のレベルが低い場合はＣ信号のレベルを増幅して再生することにより、セリフやボーカルなどの重要な信号のレベルを効果音よりも高くし、聞き取り易く再生することが可能となる。また、サラウンド信号を視聴位置に応じた音圧周波数特性を用いて音質補正し、２チャンネルスピーカに加算することにより、簡単な信号処理の構成を用いて、２チャンネルのスピーカ構成で、５．１チャンネルの音像定位と臨場感を得ることができる。しかも頭部伝達関数を用いた、一人の視聴者に対するＦＩＲフィルタなどによる詳細な信号音の合成とクロストークキャンセル演算ではなく、音圧周波数特性のみの補正を行うので、１人の視聴者を対象としたサービスではなく、複数の視聴者に対する広いサービスエリアの確保が可能となる。
【００５９】
なお、ブロック図（図６、１０、１６など）の各機能ブロックは典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されても良いし、一部又は全てを含むように１チップ化されても良い。
【００６０】
例えばメモリ以外の機能ブロックが１チップ化されていても良い。
【００６１】
ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。
【００６２】
また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサ を利用しても良い。
【００６３】
さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。
【００６４】
また、各機能ブロックのうち、符号化または復号化の対象となるデータを格納する手段だけ１チップ化せずに別構成としても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明に係る音場制御装置によれば、センターチャンネル信号のセリフ、ボーカルの音質の明瞭さ、音量レベルの聴き易さを得ることができ、複数の視聴者に対するサービスエリアの確保が可能となる。また２チャンネルスピーカ構成で、５．１チャンネルの音像定位と臨場感を得ることができるとともに、音圧周波数特性のみの補正と、簡単な加算合成を行うので、信号処理回路の簡単化が図られる。これにより、今後マルチチャンネル化の増加に伴うスピーカシステムの簡単設置には有用であり、サラウンドシステムの普及の鍵であるサービスエリアの広さ確保にはとりわけ有用である。
【００６６】
すなわち、本発明の音場制御装置は、センターチャンネル信号を聴き取りやすく再生するマルチチャンネルコンテンツ再生装置、特に、２チャンネルスピーカで５．１チャンネルのマルチチャンネル再生を行うテレビ装置、ラックシアターおよびオーディオコンポなどとして有用である。
【符号の説明】
【００６７】
１、２  遅延器
３  ＶＣＡ
４、５  加算器
６  最大値検出部
７  レベル比較部
８  レベル制御部
９  遅延器
１０  加算器
１１  反転器
１２  加算器
１３、１４  加算器
１５、１６  遅延器
１７、１８  音質補正イコライザ
１９、２０  加算器
３０  プラズマＴＶセット
３１  Ｌチャンネルスピーカ
３２  Ｒチャンネルスピーカ
３３、３４  視聴者
３５  擬似サイドサラウンドＬＳチャンネルスピーカ
３６  擬似サイドサラウンドＲＳチャンネルスピーカ
４１  加算器
４２  ＨＰＦ
４３  群遅延器
４４、４５  加算器
５０  クロストークキャンセル手段
５１  左クロストーク信号生成手段
５２  右クロストーク信号生成手段
５３、５４  演算器
５５、５６  フィルタ
６０  逆相信号生成手段
６１、６２  減衰器
６３、６４  遅延器
６５、６６  演算器
７０  混合手段
７１  左Ｌスピーカ
７２  右Ｒスピーカ
７３  視聴者
１０１  テレビ装置
１０２  ラックシアター
１１１、１２１、２１１  右スピーカ位置
１１２、１２２、２１２  左スピーカ位置
２０１  オーディオコンポ
２３０、２３１、２３２、２３３、２３４  空間領域
５１１、５２１  減衰器
５１２、５２２  遅延器
５１３、５２３  フィルタ
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
視聴位置の前方左右にそれぞれ配置されるＬチャンネルスピーカおよびＲチャンネルスピーカを含む複数のスピーカを用いて、視聴位置の正面に配置されるセンタースピーカ用のセンターチャンネル信号と、前記Ｌチャンネルスピーカ用のＬチャンネル信号と、前記Ｒチャンネルスピーカ用のＲチャンネル信号とを含む入力信号を音場制御するための音場制御装置であって、
前記センターチャンネル信号のレベルを、前記入力信号に含まれる他の複数の信号のレベルの最大値と比較するレベル比較部と、
前記センターチャンネル信号のレベルを増減するボリュームコントロールアンプと、
前記レベル比較部による前記比較の結果、前記センターチャンネル信号のレベルが前記他の複数の信号のレベルの最大値よりも低い場合に、前記センターチャンネル信号のレベルを増加させるように、前記ボリュームコントロールアンプを制御するレベル制御部とを備える
音場制御装置。
【請求項２】
前記音場制御装置は、さらに、
前記ボリュームコントロールアンプによりレベルを増減された前記センターチャンネル信号を、前記Ｌチャンネル信号に加算して、前記Ｌチャンネルスピーカに出力する第１の加算器と、
前記ボリュームコントロールアンプによりレベルを増減された前記センターチャンネル信号を、前記Ｒチャンネル信号に加算して、前記Ｒチャンネルスピーカに出力する第２の加算器とを備え、
前記レベル制御部は、前記レベル比較部による前記比較の結果、前記センターチャンネル信号のレベルが前記他の複数の信号のレベルの最大値よりも低い場合に、あらかじめ記憶している上限レベルまで前記センターチャンネル信号のレベルを段階的に増加させ、前記センターチャンネル信号のレベルが前記他の複数の信号のレベルの最大値よりも高くなった場合に、前記センターチャンネル信号のレベルを前記増幅前のレベルまで段階的に減衰させるように、前記ボリュームコントロールアンプを制御する
請求項１記載の音場制御装置。
【請求項３】
前記音場制御装置は、さらに、
前記ボリュームコントロールアンプによりレベルを増減された前記センターチャンネル信号を、あらかじめ設定された時間だけ遅延させ、遅延信号を出力する第１の遅延器と、
前記第１の遅延器の出力である前記遅延信号を反転させ、反転信号を出力する反転器とを備え、
前記第１の加算器および第２の加算器のうち一方は、前記第１の遅延器から出力された前記遅延信号を前記Ｌチャンネル信号及び前記Ｒチャンネル信号の一方に加算し、
前記第１の加算器および第２の加算器のうち他方は、前記反転器から出力された前記反転信号を前記Ｌチャンネル信号及び前記Ｒチャンネル信号の他方に加算する
請求項１記載の音場制御装置。
【請求項４】
前記入力信号は、前記センターチャンネル信号、前記Ｌチャンネル信号及び前記Ｒチャンネル信号に加えてさらに、前記視聴位置の後方左に配置されるサイドサラウンドＬＳチャンネルスピーカ用のサイドサラウンドＬＳチャンネル信号および前記視聴位置の後方右に配置されるサイドサラウンドＲＳチャンネルスピーカ用のサイドサラウンドＲＳチャンネル信号を含み、
前記音場制御装置は、さらに、
前記サイドサラウンドＬＳチャンネル信号の音質を補正し、補正後の前記サイドサラウンドＬＳチャンネル信号を遅延させる第１の音質補正イコライザと、
前記サイドサラウンドＲＳチャンネル信号の音質を補正し、補正後の前記サイドサラウンドＲＳチャンネル信号を遅延させる第２の音質補正イコライザとを備え、
前記第１の加算器は、さらに前記第１の音質補正イコライザの出力信号を前記Ｌチャンネル信号に加算し、
前記第２の加算器は、さらに前記第２の音質補正イコライザの出力信号を前記Ｒチャンネル信号に加算し、
前記レベル比較器は、前記センターチャンネル信号のレベルを、前記サイドサラウンドＬＳチャンネル信号、前記サイドサラウンドＲＳチャンネル信号、前記Ｌチャンネル信号及び前記Ｒチャンネル信号のレベルの最大値と比較する
請求項１記載の音場制御装置。
【請求項５】
前記第１の音質補正イコライザは、前記サイドサラウンドＬＳチャンネル信号の定位すべき位置から前記視聴位置までの音圧周波数特性と、前記Ｌチャンネルスピーカの位置から前記視聴位置までの音圧周波数特性との差で前記サイドサラウンドＬＳチャンネル信号の音質を補正し、
前記第２の音質補正イコライザは、前記サイドサラウンドＲＳチャンネル信号の定位すべき位置から前記視聴位置までの音圧周波数特性と、前記Ｒチャンネルスピーカの位置から前記視聴位置までの音圧周波数特性との差で前記サイドサラウンドＲＳチャンネル信号の音質を補正する
請求項４記載の音場制御装置。
【請求項６】
前記入力信号は、さらにサブウーファ信号を含み、
前記第１の加算器は、さらに前記サブウーファ信号を、前記Ｌチャンネル信号に加算し、
前記第２の加算器は、さらに前記サブウーファ信号を、前記Ｒチャンネル信号に加算する
請求項１記載の音場制御装置。
【請求項７】
前記音場制御装置は、さらに、
前記入力信号に含まれる前記Ｌチャンネル信号をあらかじめ設定された時間だけ時間遅延させる第２の遅延器と、
前記入力信号に含まれる前記Ｒチャンネル信号をあらかじめ設定された時間だけ時間遅延させる第３の遅延器とを備え、
前記第１の加算器は、前記ボリュームコントロールアンプによりレベルを増減された前記センターチャンネル信号を、前記第２の遅延器によって遅延された前記Ｌチャンネル信号に加算し、
前記第２の加算器は、前記ボリュームコントロールアンプによりレベルを増減された前記センターチャンネル信号を、前記第３の遅延器によって遅延された前記Ｒチャンネル信号に加算する
請求項１記載の音場制御装置。
【請求項８】
視聴位置の前方左右にそれぞれ配置されるＬチャンネルスピーカおよびＲチャンネルスピーカを含む複数のスピーカを用いて、視聴位置の正面に配置されるセンタースピーカ用のセンターチャンネル信号と、前記Ｌチャンネルスピーカ用のＬチャンネル信号と、前記Ｒチャンネルスピーカ用のＲチャンネル信号とを含む入力信号を音場制御するための音場制御方法であって、
レベル比較部が、前記センターチャンネル信号のレベルを、前記入力信号に含まれる他の複数の信号のレベルの最大値と比較するステップと、
ボリュームコントロールアンプが、前記センターチャンネル信号のレベルを増減するステップと、
レベル制御部が、前記レベル比較部による前記比較の結果、前記センターチャンネル信号のレベルが前記他の複数の信号のレベルの最大値よりも低い場合に、前記センターチャンネル信号のレベルを増加させるように、前記ボリュームコントロールアンプを制御するステップとを備える
音場制御方法。
【請求項９】
請求項１記載の音場制御装置を備えたテレビ装置およびアンプ装置のいずれか１つである
コンテンツ再生装置。
【請求項１０】
請求項１記載の音場制御装置に含まれる前記レベル比較部と、前記ボリュームコントロールアンプと、前記第１の加算器と、前記第２の加算器と前記レベル制御部を備える集積回路。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
2010076850.tif 000027
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2010076850.tif 000031
【図７】
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【図８】
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【図９】
2010076850.tif 000034
【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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【国際調査報告】
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