(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声を帯域毎に出力する複数のスピーカと、
複数の帯域を含む音声信号を、前記複数のスピーカの特性に応じて補正する補正フィルタと、
前記補正フィルタにより補正された音声信号を、それぞれの位相特性の位相差が略１８０度となるように、前記スピーカの帯域に分割する複数の帯域分割フィルタとを含み、
前記補正フィルタは、前記複数の帯域分割フィルタを介して、前記複数のスピーカより帯域毎に出力される音声に基づいたインパルスレスポンスにより設定される逆フィルタである
音声処理装置。
【請求項２】
前記複数の帯域分割フィルタは、前記補正フィルタにより補正された音声信号のうち、所定の周波数帯域についてのみ、それぞれの位相特性の位相差が略１８０度となるように、前記スピーカの帯域に分割する
請求項１に記載の音声処理装置。
【請求項３】
前記音声信号を増幅する増幅部をさらに含み、
前記増幅部は、
前記帯域分割フィルタにより分割される前の前記音声信号を増幅する１の増幅部である、または、
前記帯域分割フィルタにより分割された帯域毎の前記音声信号をそれぞれ増幅する複数の増幅部である
請求項１または２に記載の音声処理装置。
【請求項４】
前記音声信号に他の音声処理装置の音響特性を付加する付加フィルタをさらに含み、
前記他の音声処理装置の音響特性は、ネットワークにより接続されたライブラリよりダウンロードされる
請求項１および３のいずれかに記載の音声処理装置。
【請求項５】
前記付加フィルタは、
前記帯域分割フィルタにより分割される前の前記音声信号に前記他の音声処理装置の音響特性を付加する１の付加フィルタである、または、
前記帯域分割フィルタにより分割された帯域毎に前記他の音声処理装置の音響特性を付加する複数の付加フィルタである
請求項４に記載の音声処理装置。
【請求項６】
入力される前記音声信号は、マルチチャンネルの音声信号であって、頭部伝達関数により音像定位された音声信号が合成されたものであり、
請求項１および５のいずれかの音声処理装置からなるイヤホン。
【請求項７】
音声を帯域毎に出力する複数のスピーカを含む音声処理装置の音声処理方法であって、
複数の帯域を含む音声信号を、前記複数のスピーカの特性に応じて補正する補正フィルタをかける補正フィルタ処理をし、
前記補正フィルタ処理により補正された音声信号を、それぞれの位相特性の位相差が略１８０度となるように、前記スピーカの帯域に分割する複数の帯域分割フィルタをかける帯域分割フィルタ処理をし、
前記補正フィルタは、前記複数の帯域分割フィルタを介して、前記複数のスピーカより帯域毎に出力される音声に基づいたインパルスレスポンスにより設定される逆フィルタである
音声処理方法。
【請求項８】
音声を帯域毎に出力する複数のスピーカを含む音声処理装置を制御するコンピュータを、
複数の帯域を含む音声信号を、前記複数のスピーカの特性に応じて補正する補正フィルタと、
前記補正フィルタにより補正された音声信号を、それぞれの位相特性の位相差が略１８０度となるように、前記スピーカの帯域に分割する複数の帯域分割フィルタとして機能させ、
前記補正フィルタは、前記複数の帯域分割フィルタを介して、前記複数のスピーカより帯域毎に出力される音声に基づいたインパルスレスポンスにより設定される逆フィルタである
プログラム。
【請求項９】
請求項８に記載のプログラムが記録されている記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、音声処理装置および音声処理方法、記録媒体、並びにプログラムに関し、特に、音声出力を高音質化できるようにした音声処理装置および音声処理方法、記録媒体、並びにプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の帯域毎に音声を出力するマルチwayスピーカなどの音響装置を設計するにあたり、音響装置全体の音響特性を予め測定し、逆フィルタやイコライジングにより出力される音声を高音質化する技術が普及している。
【０００３】
複数のスピーカの周波数振幅特性および周波数位相特性が、それぞれに乱れている状態で広帯域化されて再生されることで、音質が劣化することが知られている。そこで、各スピーカ毎に周波数振幅特性および周波数位相特性を補正することで高音質化を図ることが可能であると考えられる。しかしながら、限られた計算リソースを利用してDSP（Digital Signal Processor）を構成し、高音質化を図る場合、各スピーカの音声出力をそれぞれ補正することは計算リソースの限界が高音質化の限界となる。
【０００４】
このため、音声信号を帯域分割前に全帯域に渡って補正フィルタにより補正した上で、帯域を分割して出力する技術が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１８４０４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、帯域を分割する前の全帯域を含む音声信号に対して補正を掛ける場合、帯域分割フィルタにより分割される各帯域のクロスオーバ付近の帯域について音質に違和感が生じてしまういったことが知られている。このような違和感に対応するため、クロスオーバ付近の帯域について周波数振幅特性を改善するため、クロスオーバ付近の帯域については、ゲインが上がるようなフィルタを構成するような技術が提案されているが、十分な効果が得られていない。
【０００７】
そもそも、広帯域再生を目的とした2wayまたは3wayのスピーカシステムや、2.1chや5.1chの再生システムが設計される場合、各スピーカユニットの再生能力から帯域分割フィルタが構成され、各スピーカユニットの伝搬遅延が補正されるように構成され、さらに、高域、中域、低域などのレベルバランスが補正される。
【０００８】
ところが、その後、スピーカユニットの特性を加味した逆フィルタによる信号処理により補正することは考えられていない。
【０００９】
このため、複数のスピーカユニットを使用したスピーカシステムが構成され、ある程度良好な特性を得られていたとしても、クロスオーバ近傍の帯域を信号処理で調整を施すと違和感が発生することがあった。
【００１０】
本技術は、このような状況に鑑みてなされたものであり、特に、周波数振幅特性を補正するのではなく、帯域分割フィルタの周波数位相特性を調整することにより音声出力を高音質化させるものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本技術の一側面の音声処理装置は、音声を帯域毎に出力する複数のスピーカと、複数の帯域を含む音声信号を、前記複数のスピーカの特性に応じて補正する補正フィルタと、前記補正フィルタにより補正された音声信号を、それぞれの位相特性の位相差が略１８０度となるように、前記スピーカの帯域に分割する複数の帯域分割フィルタとを含み、前記補正フィルタは、前記複数の帯域分割フィルタを介して、前記複数のスピーカより帯域毎に出力される音声に基づいたインパルスレスポンスにより設定される逆フィルタである。
【００１２】
前記複数の帯域分割フィルタには、前記補正フィルタにより補正された音声信号のうち、所定の周波数帯域についてのみ、それぞれの位相特性の位相差が略１８０度となるように、前記スピーカの帯域に分割させるようにすることができる。
【００１３】
前記音声信号を増幅する増幅部をさらに含ませるようにすることができ、前記増幅部は、前記帯域分割フィルタにより分割される前の前記音声信号を増幅する１の増幅部とする、または、前記帯域分割フィルタにより分割された帯域毎の前記音声信号をそれぞれ増幅する複数の増幅部とすることができる。
【００１４】
前記音声信号に他の音声処理装置の音響特性を付加する付加フィルタをさらに含ませるようにすることができ、前記他の音声処理装置の音響特性は、ネットワークにより接続されたライブラリよりダウンロードされるようにすることができる。
【００１５】
前記付加フィルタは、前記帯域分割フィルタにより分割される前の前記音声信号に前記他の音声処理装置の音響特性を付加する１の付加フィルタとしてもよいし、または、前記帯域分割フィルタにより分割された帯域毎に前記他の音声処理装置の音響特性を付加する複数の付加フィルタとするようにしてもよい。
【００１６】
入力される前記音声信号は、マルチチャンネルの音声信号であって、頭部伝達関数により音像定位された音声信号が合成されたものであり、請求項１乃至５のいずれかの音声処理装置からなるイヤホンとすることができる。
【００１７】
本技術の一側面の音声処理方法は、音声を帯域毎に出力する複数のスピーカを含む音声処理装置の音声処理方法であって、複数の帯域を含む音声信号を、前記複数のスピーカの特性に応じて補正する補正フィルタをかける補正フィルタ処理をし、前記補正フィルタ処理により補正された音声信号を、それぞれの位相特性の位相差が略１８０度となるように、前記スピーカの帯域に分割する複数の帯域分割フィルタをかける帯域分割フィルタ処理をし、前記補正フィルタは、前記複数の帯域分割フィルタを介して、前記複数のスピーカより帯域毎に出力される音声に基づいたインパルスレスポンスにより設定される逆フィルタである。
【００１８】
本技術の一側面のプログラムは、音声を帯域毎に出力する複数のスピーカを含む音声処理装置を制御するコンピュータを、複数の帯域を含む音声信号を、前記複数のスピーカの特性に応じて補正する補正フィルタと、前記補正フィルタにより補正された音声信号を、それぞれの位相特性の位相差が略１８０度となるように、前記スピーカの帯域に分割する複数の帯域分割フィルタとして機能させ、前記補正フィルタは、前記複数の帯域分割フィルタを介して、前記複数のスピーカより帯域毎に出力される音声に基づいたインパルスレスポンスにより設定される逆フィルタである。
【００１９】
本技術の一側面の記録媒体は、請求項８に記載のプログラムが記録されている。
【００２０】
本技術の一側面においては、複数のスピーカにより音声が帯域毎に出力され、複数の帯域を含む音声信号が、前記複数のスピーカの特性に応じて補正され、補正された音声信号が、それぞれの位相特性の位相差が略１８０度となるように、前記スピーカの帯域に分割され、複数の帯域を含む音声信号は、前記複数の帯域に分割されて、前記複数のスピーカより帯域毎に出力される音声に基づいたインパルスレスポンスにより設定される逆フィルタにより補正される。
【００２１】
本技術の音声処理装置は、独立した装置であっても良いし、音声処理を行うブロックであっても良い。
【発明の効果】
【００２２】
本技術によれば、音声出力を高音質化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来の音声処理装置を適用した出力部の構成例を示す図である。
【図２】図１の出力部の帯域分割フィルタによる各帯域毎の周波数振幅特性を説明する図である。
【図３】図１の出力部の帯域分割フィルタによる各帯域毎の周波数位相特性を説明する図である。
【図４】図１の出力部の補正前および補正後の周波数振幅特性を説明する図である。
【図５】本技術の音声処理装置を適用した出力部の第１の実施の形態の構成例を示す図である。
【図６】図５の出力部のインパルスレスポンスと逆フィルタからなる補正フィルタを説明する図である。
【図７】図５の出力部の帯域分割フィルタによる各帯域毎の周波数振幅特性を説明する図である。
【図８】図５の出力部の帯域分割フィルタによる各帯域毎の周波数位相特性を説明する図である。
【図９】図５の出力部の理想的な周波数振幅特性を説明する図である。
【図１０】図５の出力部による出力処理を説明するフローチャートである。
【図１１】図５の出力部の帯域分割フィルタによる各帯域毎の周波数位相特性のその他の例を説明する図である。
【図１２】本技術の音声処理装置を適用した出力部の第１の変形例の構成例を示す図である。
【図１３】図１２の出力部による出力処理を説明するフローチャートである。
【図１４】本技術の音声処理装置を適用した出力部の第２の変形例の構成例を示す図である。
【図１５】図１４の出力部による出力処理を説明するフローチャートである。
【図１６】本技術の音声処理装置を適用した出力部の第３の変形例の構成例を示す図である。
【図１７】図１６の出力部による出力処理を説明するフローチャートである。
【図１８】本技術の音声処理装置を適用した出力部の第４の変形例の構成例を示す図である。
【図１９】図１８の出力部によるバーチャル再生処理を説明するフローチャートである。
【図２０】汎用のパーソナルコンピュータの構成例を説明する図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、発明を実施するための形態（以下実施の形態とする）について説明する。なお、説明は以下の順序で行なう。
１．第１の実施の形態
２．第１の変形例
３．第２の変形例
４．第３の変形例
５．第４の変形例
【００２５】
＜１．第１の実施の形態＞
［従来の音声処理装置を適用した出力部の構成例］
本技術の音声処理装置を適用した出力部を説明するにあたり、従来の音声処理装置を適用した出力部の構成を説明する。図１は、従来の音声処理装置を適用した出力部の構成例を説明する図である。図１の出力部は、入力される音声信号に基づいて、高音質化して音声を出力する。
【００２６】
出力部１は、入力された、アナログ信号からなる音声信号に基づいて、高音質化して音声を出力する。出力部１は、ADC（Analog Digital Converter）１１、補正フィルタ１２、帯域分割フィルタ１３−１，１３−２、増幅部１４−１，１４−２、およびスピーカ１５−１，１５−２より構成されている。
【００２７】
ADC１１は、アナログ信号からなる音声信号をデジタル音声信号に変換して補正フィルタ１２に供給する。補正フィルタ１２は、このフィルタがない状態で、すなわち、補正なしの状態でインパルスが入力されたとき、スピーカ１５−１，１５−２より出力される音声信号をマイクロフォンにより収音して測定されるインパルスレスポンスに基づいて求められる逆フィルタである。これにより、スピーカ１５−１，１５−２より出力される音声が補正される。
【００２８】
帯域分割フィルタ１３−１，１３−２は、例えば、IIR（Infinite impulse response）フィルタなどからなるデジタルフィルタであり、補正フィルタ１２により補正された音声信号を、それぞれ帯域毎に分割して、それぞれ増幅部１４−１，１４−２に出力する。帯域分割フィルタ１３−１，１３−２は、図１においては、帯域分割フィルタ１３−１が高周波数帯域の音声信号を抽出し、帯域分割フィルタ１３−２が低周波数帯域の音声信号を抽出する。増幅部１４−１，１４−２は、それぞれ所定の帯域の音声信号を増幅してスピーカ１５−１，１５−２より音声として出力させる。スピーカ１５−１，１５−２は、それぞれ出力する音声の周波数帯域が異なるものであり、図１の例においては、スピーカ１５−１は、高周波数帯域の音声信号を出力し、スピーカ１５−２は、低周波数帯域の音声信号を出力する。尚、図１においては、増幅部１４−１，１４−２は、デジタル音声信号を増幅するデジタル信号増幅処理をして、アナログ信号に変換してスピーカ１５−１，１５−２に出力する例が示されているが、デジタル音声信号をアナログ変換した後、アナログ信号増幅処理をするようにしてもよい。
【００２９】
帯域分割フィルタ１３−１，１３−２のそれぞれの周波数振幅特性は、例えば、図２における波形Ｌ１，Ｌ２で示される。すなわち、波形Ｌ１で示される波形は、周波数が100Hz付近から−40dBで立ち上がり、周波数が1000Hzほどから0dBで一定の状態となる。また、波形Ｌ２で示される波形は、周波数が200Hz付近でピークとなる凸型波形である。また、波形Ｌ１，Ｌ２のクロスオーバ帯域は、周波数が400乃至500Hz付近となる。尚、図２においては、横軸が周波数帯域を示し、縦軸が振幅を示している。
【００３０】
また、帯域分割フィルタ１３−１，１３−２のそれぞれの周波数位相特性は、図３で示される。すなわち、波形Ｌ１１で示される波形は、周波数が10Hz付近においては、位相が160度であり、周波数が高くなるにつれて徐々に位相が遅れ初めて、周波数が200Hz付近で−160度にまで遅れた後、位相が反転し160度進んだ状態となり以降は徐々に位相が0度に近づくように変化する。一方、波形Ｌ１２で示される波形は、周波数が10Hzにおいては、位相が160度であり、周波数が進むにつれて徐々に位相が遅れ初めて、周波数が400Hz付近で0度にまで遅れた後、以降は徐々に位相が180度に近づくように変化する。尚、図３においては、横軸が周波数帯域を示し、縦軸が位相角度を示している。
【００３１】
この補正フィルタ１２がない状態における、出力部１の振幅特性は、図４の上段で示されるように周波数帯域に対して、凹凸のある振幅波形となっていた。これに対して、補正フィルタ１２により図４の下段で示されるように、各周波数帯域における振幅がフラットにされる。しかしながら、クロスオーバ付近である400Hz近傍には凹部があり、このクロスオーバ付近だけがフラットな振幅特性とならない。従来においては、この凹部への対策としてフィルタ処理や、イコライジング処理がなされていた。尚、図４の下段における凹部は、２way、または３wayのスピーカシステムにおいて生じるものであり、スピーカが１であるシステムにおいては、後述する図９で示されるような各帯域においてフラットとなり、理想的な振幅波形となることが知られている。尚、図４，図９においては、横軸が周波数帯域を示しており、縦軸が、各周波数帯域における振幅を示している。
【００３２】
［本技術の音声処理装置を適用した出力部の第１の実施の形態の構成例］
次に、図５を参照して、本技術の音声処理装置を適用した出力部の第１の実施の形態の構成例を説明する。図５の出力部は、入力される音声信号に基づいて、全帯域において理想的な振幅となるように高音質化して音声を出力する。
【００３３】
出力部１０１は、入力された、アナログ信号からなる音声信号に基づいて、高音質化して音声を出力する。出力部１０１は、ADC（Analog Digital Converter）１１１、補正フィルタ１１２、帯域分割フィルタ１１３−１，１１３−２、増幅部１１４−１，１１４−２、およびスピーカ１１５−１，１１５−２より構成されている。
【００３４】
ADC１１１は、基本的にADC１１と同様のものであり、アナログ信号からなる音声信号をデジタル音声信号に変換して補正フィルタ１１２に供給する。補正フィルタ１１２は、基本的に補正フィルタ１２と同様のものであり、このフィルタがない状態で、すなわち、補正なしの状態でインパルスが入力されたとき、後述する帯域分割フィルタ１１３−１，１１３−２、増幅部１１４−１，１１４−２、およびスピーカ１１５−１，１１５−２を介して出力される音声信号をマイクロフォンにより収音して測定されるインパルスレスポンスに基づいて求められる逆フィルタである。これにより、スピーカ１１５−１，１１５−２より出力される音声が補正される。
【００３５】
より詳細には、補正フィルタ１１２は、例えば、出力部１０１に、例えば、インパルス信号が入力された場合、補正フィルタ１１２がないとき（補正なしのとき）、帯域分割フィルタ１１３−１，１１３−２、増幅部１１４−１，１１４−２、およびスピーカ１１５−１，１１５−２を介して出力される音声をマイクロフォンで収音されたときの波形、すなわち、インパルスレスポンスに応じて設定される逆フィルタである。例えば、図６の上部で示されるようなインパルスレスポンスである場合、スピーカ１１５−１，１１５−２により構成されるスピーカシステムの逆フィルタは、図６の中段で示されるものとなる。すなわち、補正フィルタ１１２は、図６の中段で示されるような逆フィルタである。このような補正フィルタ１１２が設けられた状態で、インパルス信号が入力されると、インパルスレスポンスが図６の下段で示されるような整形された波形となる。尚、図６においては、いずれも横軸が経過時間（ｍｓ）であり、縦軸が正規化された振幅である。
【００３６】
帯域分割フィルタ１１３−１，１１３−２は、例えば、IIR（Infinite impulse response）フィルタなどからなるデジタルフィルタであり、帯域毎の周波数位相特性の位相差が略０度（または１８０度）である。帯域分割フィルタ１１３−１，１１３−２は、補正フィルタ１１２により補正された音声信号を、それぞれ帯域毎に分割して、それぞれ増幅部１１４−１，１１４−２に出力する。尚、帯域分割フィルタ１１３−１，１１３−２は、図５においては、帯域分割フィルタ１１３−１が高周波数帯域の音声信号を抽出し、帯域分割フィルタ１１３−２が低周波数帯域の音声信号を抽出する。
【００３７】
増幅部１１４−１，１１４−２は、基本的に、増幅部１４−１，１４−２と同様のものであるが、それぞれ所定の帯域の音声信号を増幅してスピーカ１１５−１，１１５−２より音声として出力させる。スピーカ１１５−１，１１５−２は、基本的には、スピーカ１５−１，１５−２と同様のものであり、それぞれ出力する音声の周波数帯域が異なるものであり、図５の例においては、スピーカ１１５−１は、高周波数帯域の音声信号を出力し、スピーカ１１５−２は、低周波数帯域の音声信号を出力する。尚、図５においても、増幅部１１４−１，１１４−２は、デジタル音声信号を増幅するデジタル信号増幅処理をして、アナログ信号に変換してスピーカ１１５−１，１１５−２に出力する例が示されているが、デジタル音声信号をアナログ変換した後、アナログ信号増幅処理をするようにしてもよい。
【００３８】
帯域分割フィルタ１１３−１，１１３−２のそれぞれの周波数振幅特性は、例えば、図７における波形Ｌ１０１，Ｌ１０２で示され、図２を参照して説明した帯域分割フィルタ１３−１，１３−２と略同一である。すなわち、波形Ｌ１０１で示される波形は、周波数が100Hzから−40dBで立ち上がり、周波数が1000Hzほどから0dBで一定の状態となる。また、波形Ｌ１０２で示される波形は、200Hz付近でピークとなる凸型の曲線である。また、波形Ｌ１０１，Ｌ１０２のクロスオーバ帯域は、300乃至400Hz付近となる。尚、図７においては、横軸が周波数帯域を示し、縦軸が振幅を示している。
【００３９】
また、帯域分割フィルタ１１３−１，１１３−２のそれぞの周波数位相特性は、図８で示され、図３を参照して説明した帯域分割フィルタ１３−１，１３−２と異なる。すなわち、波形Ｌ１１１，Ｌ１１２で示されるそれぞれの位相波形は、完全に一致、すなわち、双方の位相差が0であり、周波数が10Hz付近においては、位相が150度であり、周波数が高くなると徐々に位相が遅れ初めて、周波数が200Hz付近で−160度にまで遅れた後、位相が反転し160度進んだ状態となり以降は徐々に位相が−180度に近づくように変化する。尚、図８においては、横軸が周波数帯域を示し、縦軸が位相角度を示している。
【００４０】
この結果、スピーカ１１５−１，１１５−２より出力される音声信号の周波数帯域毎の振幅は、図９で示されるように、20Hz付近から−40dBで立ち上がり、200Hz付近で0dBに収束する波形となる。
【００４１】
［図５の出力部による出力処理］
次に、図１０のフローチャートを参照して、図５の出力部１０１による出力処理について説明する。
【００４２】
ステップＳ１において、ADC１１１は、入力されたアナログ音声信号を取得する。
【００４３】
ステップＳ２において、ADC１１１は、取得したアナログ音声信号をデジタル音声信号にアナログ／デジタル変換し、デジタル音声信号を補正フィルタ１１２に供給する。
【００４４】
ステップＳ３において、補正フィルタ１１２は、供給されてきたデジタル音声信号に、補正フィルタ処理を施し、帯域分割フィルタ１１３−１，１１３−２にそれぞれ供給する。
【００４５】
ステップＳ４において、帯域分割フィルタ１１３−１，１１３−２は、それぞれ高周波数帯域、および低周波数帯域の音声信号を抽出して増幅部１１４−１，１１４−２に供給する。この際、帯域分割フィルタ１１３−１，１１３−２は、例えば、図８の周波数位相特性に従って、分割された音声信号の位相が一致するように、音声信号を周波数帯域毎に抽出する。
【００４６】
ステップＳ５において、増幅部１１４−１，１１４−２は、それぞれ帯域分割フィルタ１１３−１，１１３−２より供給されてくる高周波数帯域の音声信号、および低周波数帯域の音声信号とを増幅し、アナログ信号に変換してスピーカ１１５−１，１１５−２に出力する。
【００４７】
ステップＳ６において、スピーカ１１５−１，１１５−２は、それぞれ高周波数帯域の音声と、低周波数帯域の音声とを出力する。
【００４８】
すなわち、帯域分割フィルタ１１３−１，１１３−２は、帯域毎に抽出される音声信号の位相差が、図８の周波数位相特性で示されるように、略０度とされている。従って、補正フィルタ１１２は、抽出される帯域毎に音声信号の位相差が相互に略０度となる帯域分割フィルタ１１３−１，１１３−２を介して、増幅部１１４−１，１１４−２、およびスピーカ１１５−１，１１５−２から出力される音声信号をマイクロフォンにより収音して測定されるインパルスレスポンスに基づいて求められる逆フィルタである。このため、高周波数帯域のスピーカ１１５−１より出力される音声信号、および、低周波数帯域のスピーカ１１５−２より出力される音声信号は、帯域分割される前の段階で補正フィルタ１１２により同時に補正されることになるので、理想的な周波数振幅特性を得ることが可能となる。
【００４９】
結果として、スピーカ１１５−１，１１５−２を含めた出力部１０１の全体としての周波数振幅特性、および周波数位相特性が改善されることになるので、広帯域で、かつ、トーンバランスに優れる高音質化された音声を出力することが可能となる。
【００５０】
尚、以上においては、図８で示されるように、帯域分割フィルタ１１３−１，１１３−２の全周波数帯域の音声信号の位相差が略０となる例について説明してきたが、必要となる一部の周波数帯域の音声信号の位相差が略０となれば足りる。すなわち、200Hz付近のみの周波数帯域をフラットにしたい場合、図１１の上段で示されるように、帯域分割された第１の周波数帯域の位相を示す波形Ｌ１２１、および第２の周波数帯域の位相を示す波形Ｌ１２２で示されるように、200Hz付近で位相差が略０度となるようにすればよい。また、100Hz以上の帯域のみの周波数帯域をフラットにしたい場合、図１１の下段で示されるように、第１の周波数帯域の位相を示す波形Ｌ１３１、および第２の周波数帯域の位相を示す波形Ｌ１３２で示されるように、100Hz以上の範囲で位相差が略０度となるようにすればよい。
【００５１】
また、帯域分割フィルタにおける周波数位相特性の位相差は略０度乃至略９０度程度の範囲であれば、対応する周波数帯域については、周波数振幅特性を略フラットにすることができることが経験的にわかっている。さらに、帯域分割フィルタにおける周波数位相特性の位相差は、略１８０度とするようにしても、対応する周波数帯域については、周波数振幅特性を略フラットにすることができる場合があることが知られている。この場合、帯域分割フィルタにおける周波数位相特性の位相差は略９０度乃至略１８０度程度の範囲であれば、対応する周波数帯域についても、周波数振幅特性を略フラットにすることができることがわかっている。したがって、帯域分割フィルタにおける周波数位相特性の位相差は略０度とするか、または、略１８０度とすることで、周波数振幅特性を略フラットにするようにしてもよい。
【００５２】
＜２．第１の変形例＞
［帯域分割フィルタの前段に増幅部を設けるようにした出力部の構成例］
また、以上においては、帯域分割フィルタ１１３−１，１１３−２の後段に増幅部１１４−１，１１４−２をそれぞれ設ける例について説明してきたが、帯域分割フィルタ１１３−１，１１３−２の前段に設けるようにしても良い。
【００５３】
図１２は、帯域分割フィルタの前段に増幅部を設けるようにした出力部１０１の構成例を示している。尚、図１２において、図５の構成と同一の機能を備えた構成については、同一の名称、および同一の符号を付しており、その説明は適宜省略するものとする。すなわち、図１２の出力部１０１において、図５の出力部１０１と異なる点は、帯域分割フィルタ１１３−１，１１３−２、および増幅部１１４−１，１１４−２に代えて、増幅部１２１、および帯域分割フィルタ１２２−１，１２２−２を設けた点である。尚、基本的な機能は同一であるため、その説明は省略するが、図１２の出力部１０１においては、増幅部１２１は、帯域分割フィルタ１２２−１，１２２−２の前段に設けられているので、例えば、増幅部１２１が、アナログデジタル変換部を備えたアナログ増幅部である場合、帯域分割フィルタ１２２−１，１２２−２は、いずれもアナログフィルタとして構成する必要がある。
【００５４】
［図１２の出力部による出力処理］
次に、図１３のフローチャートを参照して、図１２の出力部１０１による出力処理を説明する。尚、図１３のフローチャートにおけるステップＳ１１乃至Ｓ１３，Ｓ１６の処理は、図１０のフローチャートを参照して、説明したステップＳ１乃至Ｓ３，Ｓ６の処理と同様であるので、その説明は省略する。すなわち、図１３においては、ステップＳ１１乃至Ｓ１３において、音声信号が取得されて、アナログデジタル変換がなされ、補正フィルタが掛けられる。
【００５５】
そして、ステップＳ１４において、増幅部１２１が、全ての帯域を含む音声信号を増幅し、それぞれの帯域分割フィルタ１２２−１，１２２−２に供給する。
【００５６】
ステップＳ１５において、帯域分割フィルタ１２２−１，１２２−２は、増幅部１２１より供給されてくる音声信号を、それぞれの帯域に分割して抽出し、抽出したそれぞれの帯域信号からなる音声信号をそれぞれのスピーカ１１５−１，１１５−２に供給する。これにより、ステップＳ１６において、スピーカ１１５−１，１１５−２が、音声として出力する。
【００５７】
以上の処理により、図１の出力部１０１と同様の作用効果を奏することが可能となり、結果として、音声出力を高音質化することが可能となる。
【００５８】
＜３．第２の変形例＞
［帯域分割された音声信号にスピーカシミュレートフィルタを掛ける出力部の構成例］
以上においては、周波数振幅特性がフラットになるようにして、原音を忠実に再生することが高音質化させることであるものとして説明してきたが、音質には好みがあり、例えば、フラットであることを好まない場合も現実に存在する。このような場合、補正フィルタ１１２に、ターゲットとなる周波数特性を付加するといったことで対応するようにしてもよい。また、様々なスピーカの特性を帯域分割フィルタにより帯域毎に分割されている音声信号に掛けるフィルタを設けるようにしてもよい。
【００５９】
図１４は、様々なスピーカの特性を帯域分割フィルタにより帯域毎に分割されている音声信号に掛けるフィルタを設けるようにした出力部１０１の構成例を示している。尚、図１４の出力部１０１において、図５の出力部１０１と同一の機能を備えた構成については、同一の名称、および同一の符号を付しており、その説明は適宜省略するものとする。すなわち、図１４の出力部１０１において、図５の出力部１０１と異なるのは、帯域分割フィルタ１１３−１，１１３−２および増幅部１１４−１，１１４−２の間に、スピーカシミュレートフィルタ１３１−１，１３１−２をそれぞれ設けた点である。スピーカシミュレートフィルタ１３１−１，１３１−２は、それぞれ様々なスピーカ特性を付加するフィルタであり、この処理により、スピーカ１１５−１，１１５−２は、あたかも様々なスピーカの音響特性を備えているかのような音質の音声を出力することが可能となる。
【００６０】
［図１４の出力部による出力処理］
次に、図１５のフローチャートを参照して、図１４の出力部１０１による出力処理を説明する。尚、図１５のフローチャートにおけるステップＳ３１乃至Ｓ３４，Ｓ３６，Ｓ３７の処理は、図１０のフローチャートを参照して、説明したステップＳ１乃至Ｓ６の処理と同様であるので、その説明は省略する。すなわち、図１３においては、ステップＳ３１乃至Ｓ３４において、音声信号が取得されて、アナログデジタル変換がなされ、補正フィルタが掛けられ、音声信号が帯域毎に分割される。
【００６１】
そして、ステップＳ３５において、スピーカシミュレートフィルタ１３１−１，１３１−２は、フィルタにより特定されるスピーカ特性を、それぞれの周波数帯域の音声信号に付加して、増幅部１１４−１，１１４−２に供給する。
【００６２】
そして、ステップＳ３６，Ｓ３７において、増幅されて、スピーカ１１５−１，１１５−２より出力される。
【００６３】
以上の処理により、図１の出力部１０１と同様の作用効果を奏することが可能となると共に、様々なスピーカ特性を付加することが可能となる。このため、例えば、名機と呼ばれるスピーカの特性をスピーカシミュレートフィルタ１３１−１，１３１−２に適用することで、あたかも名機と呼ばれるスピーカにより出力される音声出力を再現すること可能となる。結果として、音声出力を高音質化することが可能となる。
【００６４】
＜４．第３の変形例＞
［全帯域を含む音声信号にスピーカシミュレートフィルタを掛ける出力部の構成例］
以上においては、帯域分割フィルタの後段にスピーカ特性を付加するスピーカシミュレートフィルタを設ける例について説明してきたが、帯域分割フィルタの前段に設け、全帯域の音声信号に対してフィルタ処理を掛けるようにしてもよい。
【００６５】
図１６は、スピーカシミュレートフィルタを帯域分割フィルタの前段に設けるようにした出力部１０１である。図１６の出力部１０１において、図５の出力部１０１と同一の機能を備えた構成については、同一の名称、および同一の符号を付しており、その説明は適宜省略するものとする。すなわち、図１６の出力部１０１において、図５の出力部１０１と異なる点は、ADC１１１および補正フィルタ１１２の間に、スピーカシミュレートフィルタ１５１を付加したことである。さらに、スピーカシミュレートフィルタ１５１により付加されるスピーカ特性は、フィルタ制御部１５２により設定される。フィルタ制御部１５２は、ネットワーク１６１を介して通信可能なスピーカシミュレートフィルタライブラリ１６２に蓄積された、様々なスピーカの音響特性をダウンロードし、スピーカシミュレートフィルタ１５１に設定する。このため、スピーカシミュレートフィルタ１５１により付加される音響特性を様々のものに切り替えて付加することが可能となる。
【００６６】
［図１６の出力部による出力処理］
次に、図１７のフローチャートを参照して、図１６の出力部１０１による出力処理を説明する。尚、図１７のフローチャートにおけるステップＳ５４，Ｓ５５，Ｓ５７乃至Ｓ６０の処理は、図１０のフローチャートを参照して、説明したステップＳ１乃至Ｓ６の処理と同様であるので、その説明は省略する。
【００６７】
ステップＳ５１において、フィルタ制御部１５２は、ネットワーク１６１を介してスピーカシミュレートフィルタライブラリ１６２に蓄積された、ダウンロードして使用可能なスピーカシミュレートフィルタの一覧を図示せぬディスプレイなどからなる表示部に表示し、いずれかを選択するように促す画像を併せて表示する。
【００６８】
ステップＳ５２において、フィルタ制御部１５２は、ユーザにより図示せぬ操作部が操作されて、いずれかのスピーカシミュレートフィルタが選択されたか否かを判定し、選択されるまで、同様の処理を繰り返す。ステップＳ５２において、例えば、いずれかのスピーカシミュレートフィルタが選択されたとみなされた場合、処理は、ステップＳ５３に進む。
【００６９】
ステップＳ５３において、フィルタ制御部１５２は、ネットワーク１６１を介してスピーカシミュレートフィルタライブラリ１６２に蓄積されたスピーカシミュレートフィルタのデータのうち、選択されたスピーカシミュレートフィルタのデータをダウンロードする。そして、フィルタ制御部１５２は、ダウンロードしたスピーカシミュレートフィルタのデータをスピーカシミュレートフィルタ１５１にセットする。
【００７０】
そして、ステップＳ５４，Ｓ５５の処理により、音声信号が取得されて、アナログデジタル変換されると、ステップＳ５６において、スピーカシミュレートフィルタ１５１は、フィルタ制御部１５２によりセットされたスピーカシミュレートフィルタ１５１にセットされたフィルタ処理を施すことにより音声信号に音響特性を付加する。
【００７１】
ステップＳ５７乃至Ｓ６０の処理により、音声信号は、補正フィルタが掛けられ、帯域分割されて、帯域毎に増幅されて、スピーカ１１５−１，１１５−２より音声として出力される。
【００７２】
以上の処理により、図１の出力部１０１と同様の作用効果を奏することが可能となると共に、様々なスピーカ特性を切り替えて付加することが可能となるので、例えば、名機と呼ばれるスピーカの特性を切り替えてスピーカシミュレートフィルタ１５１に適用することで、名機と呼ばれるスピーカを切り替えているかのような音声出力を再現すること可能となる。結果として、音声出力を高音質化することが可能となる。
【００７３】
＜５．第４の変形例＞
［出力部をイヤホンに適用した構成例］
以上においては、出力部１０１をスピーカとして構成する例について説明してきたが、近年においては、イヤホンもバランスアマチュアスピーカを利用したものが存在することから、上述した出力部１０１の構成をイヤホンに適用するようにしてもよい。さらに、イヤホンによるバーチャル再生などにより、音像定位の効果をさらに高めるようにしてもよい。
【００７４】
図１８は、出力部１０１をイヤホン１７１に適用し、頭部伝達関数（HRTF（Head-Related Transfer Function））を用いたバーチャル再生を実現する例を説明するための構成例を示している。
【００７５】
イヤホン１７１は、図１８の左部および右部で示されるように、左右の耳で使用されるそれぞれの部位が出力部１０１−１，１０１−２により構成されている。イヤホン１７１により再現される音声出力は、図１８の左部で示されるように、イヤホン１７１を装着しているユーザＨからみて、左前方、正面前方、右前方の順にスピーカＬｖ，Ｃｖ，Ｒｖが仮想的に音声を出力している状態を作り出す。さらに、スピーカＬｖ，Ｃｖ，Ｒｖは、ユーザＨに対して、ユーザＨ以外の図示せぬ頭外定位（音像定位）が仮想的に存在しているかのような音声を出力することで、いわゆるバーチャル再生を実現する。
【００７６】
より詳細には、図１８の右部で示されるように、イヤホン１７１は、出力部１０１−１，１０１−２により構成される。図１８の右図においては、イヤホン１７１の出力部１０１−１は、左チャンネルＬの音声を出力し、出力部１０１−２が、右チャンネルＲの音声を出力する。また、スピーカＬｖ，Ｃｖ，Ｒｖを音源とするそれぞれの音声信号Ｌｖ，Ｃｖ，Ｒｖのうち、ユーザＨの左耳に左チャンネルＬとして到達する音声信号は、それぞれの頭部伝達関数が図１８の左部で示されるそれぞれの経路ＬＬ，ＣＬ，ＲＬに対応して、図１８の右部で示される頭部伝達関数ＬＬ，ＣＬ，ＲＬで表現されるとき、それぞれ音声信号Ｌｖ×ＬＬ，Ｃｖ×ＣＬ，Ｒｖ×ＲＬとなる。同様に、スピーカＬｖ，Ｃｖ，Ｒｖを音源とするそれぞれの音声信号Ｌｖ，Ｃｖ，Ｒｖのうち、ユーザＨの右耳に右チャンネルＲとして到達する音声信号は、それぞれの頭部伝達関数が図１８の左部で示されるそれぞれの経路ＬＲ，ＣＲ，ＲＲに対応して、図１８の右部で示される頭部伝達関数ＬＲ，ＣＲ，ＲＲで表現されるとき、それぞれ音声信号Ｌｖ×ＬＲ，Ｃｖ×ＣＲ，Ｒｖ×ＲＲとなる。
【００７７】
尚、図１８の右部で示される頭部伝達関数処理部HRTF２０１，２０２は、音声信号Ｌｖに対して、頭部伝達関数ＬＬ，ＬＲで定義される演算処理を行い、それぞれ出力部１０１−１，１０１−２に供給する。また、頭部伝達関数処理部HRTF２０３，２０４は、音声信号Ｃｖに対して頭部伝達関数ＣＬ，ＣＲで定義される演算処理を行い、それぞれ出力部１０１−１，１０１−２に供給する。さらに、頭部伝達関数処理部HRTF２０５，２０６は、音声信号Ｒｖに対して、頭部伝達関数ＲＬ，ＲＲで定義される演算処理を行い、それぞれ出力部１０１−１，１０１−２に供給する。
【００７８】
加算器２１１−１は、音声信号Ｌｖ×ＬＬ，Ｃｖ×ＣＬ，Ｒｖ×ＲＬを加算することで合成し、左チャンネルＬの音声信号を出力する出力部１０１−１に供給する。同様に、加算器２１１−２は、音声信号Ｌｖ×ＬＲ，Ｃｖ×ＣＲ，Ｒｖ×ＲＲを加算することで合成し、右チャンネルＲの音声信号を出力する出力部１０１−２に供給する。
【００７９】
出力部１０１−１，１０１−２は、それぞれスピーカＬｖ，Ｃｖ，Ｒｖを音源とする音声信号を、各帯域分割を含む出力処理により高音質化して音声として左右の耳に出力する。この結果、ユーザＨは、仮想的に構成されるスピーカＬｖ，Ｃｖ，Ｒｖの音声出力に基づいて、頭外定位となる音場定位を認識しつつ、高音質化された音声を視聴することが可能となり、バーチャル再生が実現される。
【００８０】
［バーチャル再生処理］
次に、図１９のフローチャートを参照して、図１８のイヤホン１７１によるバーチャル再生処理について説明する。
【００８１】
ステップＳ８１において、頭部伝達関数処理部HRTF２０１乃至２０６は、音声信号Ｌｖ，Ｃｖ，Ｒｖに対して、頭部伝達関数ＬＬ，ＬＲ，ＣＬ，ＣＲ，ＲＬ，ＲＲで定義される演算処理を行い、それぞれ加算器２１１−１，２１１−２に出力する。
【００８２】
ステップＳ８２において、加算器２１１−１は、供給されてきた音声信号Ｌｖ×ＬＬ，Ｃｖ×ＣＬ，Ｒｖ×ＲＬを加算し、出力部１０１−１に出力する。また、加算器２１１−２は、供給されてきた音声信号Ｌｖ×ＬＲ，Ｃｖ×ＣＲ，Ｒｖ×ＲＲを加算し、出力部１０１−２に出力する。
【００８３】
ステップＳ８３において、出力部１０１−１，１０１−２は、それぞれ供給されてきた音声信号に基づいて出力処理を実行して、音声信号を高音質化して音声として出力する。尚、出力処理については、図１０のフローチャートを参照して説明した処理と同様であるので、その説明は省略するものとする。
【００８４】
以上の処理により、周波数位相特性による位相差が略０度または略１８０度とされることで、全体としての周波数振幅特性、および周波数位相特性が改善されることになり、広帯域で、かつ、トーンバランスに優れる高音質化された音声によるバーチャル再生を実現することが可能となる。
【００８５】
また、音楽のデジタル化がCD（Compact Disk）でなされる場合、サンプリングレートは44.1kHzであり、近年のDVD（Digital Versatile Disk）やBlu-ray Diskのコンテンツの場合、サンプリングレートは48kHzであることが多い。しかしながら、さらにハイサンプリングレートの96kHzや192kHzのコンテンツも存在している。サンプリングレートが上がると、低域の補正効果を得るためにはFIRのフィルタ長が長くなる。単純に48kHzから96kHzになった場合は、大よそ同等の効果を得るためには2倍のフィルタ長が必要である。そして、192kHz以上の広帯域を再生する際には、さらに多くのスピーカユニットを使用し、3way以上のスピーカシステムが登場する可能性もある。このような状況を踏まえると、サンプリングレートが上がり、スピーカユニットが増え、これを従来のように、帯域分割フィルタを掛けた後、分割された帯域毎にフィルタ補正を行うと、膨大な演算量が必要となる。このため、上述したように、それぞれの周波数位相特性の位相差が略０度、または略１８０度となるように帯域分割フィルタを構成し、補正フィルタを帯域分割フィルタの前段に１段のみ設けるようにすることで、演算リソースを低減することが可能となる。
【００８６】
さらに、今後、スピーカ搭載のモバイル機器（MP3（MPEG Audio Layer-3）プレイヤ、携帯電話機、ノートPC（Personal Computer）、タブレット型PC等）においても、異なるスピーカユニットを組み合わせることで、広帯域な再生環境が実現されることも考えうるため、その際にも高音質化した音声を出力させることが可能となる。
【００８７】
上述した一連の処理は、ハードウエアにより実行することもできるし、ソフトウエアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行する場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、コンピュータにインストールされる。ここで、コンピュータには、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータや、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどが含まれる。
【００８８】
図２０は、上述した一連の処理をプログラムにより実行するコンピュータのハードウェアの構成例を示すブロック図である。
【００８９】
コンピュータにおいて、CPU（Central Processing Unit）１００１，ROM（Read Only Memory）１００２，RAM（Random Access Memory）１００３は、バス１００４により相互に接続されている。
【００９０】
バス１００４には、さらに、入出力インタフェース１００５が接続されている。入出力インタフェース１００５には、入力部１００６、出力部１００７、記憶部１００８、通信部１００９、及びドライブ１０１０が接続されている。
【００９１】
入力部１００６は、キーボード、マウス、マイクロフォンなどよりなる。出力部１００７は、ディスプレイ、スピーカなどよりなる。記憶部１００８は、ハードディスクや不揮発性のメモリなどよりなる。通信部１００９は、ネットワークインタフェースなどよりなる。ドライブ１０１０は、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリなどのリムーバブルメディア１０１１を駆動する。
【００９２】
以上のように構成されるコンピュータでは、CPU１００１が、例えば、記憶部１００８に記憶されているプログラムを、入出力インタフェース１００５及びバス１００４を介して、RAM１００３にロードして実行することにより、上述した一連の処理が行われる。
【００９３】
コンピュータ（CPU１００１）が実行するプログラムは、例えば、パッケージメディア等としてのリムーバブルメディア１０１１に記録して提供することができる。また、プログラムは、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供することができる。
【００９４】
コンピュータでは、プログラムは、リムーバブルメディア１０１１をドライブ１０１０に装着することにより、入出力インタフェース１００５を介して、記憶部１００８にインストールすることができる。また、プログラムは、有線または無線の伝送媒体を介して、通信部１００９で受信し、記憶部１００８にインストールすることができる。その他、プログラムは、ROM１００２や記憶部１００８に、あらかじめインストールしておくことができる。
【００９５】
なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。
【００９６】
また、本明細書において、システムとは、複数の構成要素（装置、モジュール（部品）等）の集合を意味し、すべての構成要素が同一筐体中にあるか否かは問わない。したがって、別個の筐体に収納され、ネットワークを介して接続されている複数の装置、及び、１つの筐体の中に複数のモジュールが収納されている１つの装置は、いずれも、システムである。
【００９７】
なお、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【００９８】
例えば、本技術は、１つの機能をネットワークを介して複数の装置で分担、共同して処理するクラウドコンピューティングの構成をとることができる。
【００９９】
また、上述のフローチャートで説明した各ステップは、１つの装置で実行する他、複数の装置で分担して実行することができる。
【０１００】
さらに、１つのステップに複数の処理が含まれる場合には、その１つのステップに含まれる複数の処理は、１つの装置で実行する他、複数の装置で分担して実行することができる。
【符号の説明】
【０１０２】
１０１  出力部，  １１１  ADC，  １１２  補正フィルタ，  １１３−１，１１３−２  帯域分割フィルタ，  １１４−１，１１４−２  増幅部，  １１５−１，１１５−２  スピーカ，  １２１  増幅部，  １２２−１，１２２−２  帯域分割フィルタ，  １３１−１，１３１−２，１５１  スピーカシミュレートフィルタ，  １６１  ネットワーク，  １６２  スピーカシミュレートフィルタライブラリ，  ２０１乃至２０６  頭部伝達関数TRTF
【図１】
0006051505.tif 000002
【図２】
0006051505.tif 000003
【図３】
0006051505.tif 000004
【図４】
0006051505.tif 000005
【図５】
0006051505.tif 000006
【図６】
0006051505.tif 000007
【図７】
0006051505.tif 000008
【図８】
0006051505.tif 000009
【図９】
0006051505.tif 000010
【図１０】
0006051505.tif 000011
【図１１】
0006051505.tif 000012
【図１２】
0006051505.tif 000013
【図１３】
0006051505.tif 000014
【図１４】
0006051505.tif 000015
【図１５】
0006051505.tif 000016
【図１６】
0006051505.tif 000017
【図１７】
0006051505.tif 000018
【図１８】
0006051505.tif 000019
【図１９】
0006051505.tif 000020
【図２０】
0006051505.tif 000021