(57)【要約】  リスナーの前方に配置されるべきスピーカを用いてサラウンド音響を実現する場合において、低音域におけるサラウンド効果を向上させることを可能とする。  左サラウンド信号抽出部１１が、左側サラウンド信号ＬｓをそのままスルーでスピーカＬＳＰに出力し、左サラウンド信号抽出部１１からの左側サラウンド信号Ｌｓを、減衰部１２が減衰させ、且つ、遅延部１３が周波数帯域毎に遅延させて、センタースピーカＣＳＰに出力し、位相反転部１４が、左サラウンド信号抽出部１１からの左側サラウンド信号Ｌｓの位相を反転させて、スピーカＲＳＰに出力する。
2009113333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力されたサラウンド信号を、左右のうち当該信号が対応する一方のステレオ音を出力すためのスピーカである一方スピーカと、他方のステレオ音を出力するためのスピーカである他方スピーカと、前記一方スピーカと前記他方スピーカとの中間に位置すべきスピーカである中央スピーカと、のうち、前記一方スピーカに出力する一方出力手段を備える信号処理装置において、
前記入力されたサラウンド信号を減衰させ、且つ、当該サラウンド信号を周波数帯域毎に遅延させ、減衰遅延サラウンド信号を生成する減衰遅延手段と、
前記生成された減衰遅延サラウンド信号を前記中央スピーカに出力する中央出力手段と、
前記入力されたサラウンド信号の位相を反転させ、逆相サラウンド信号を生成する位相反転手段と、
前記生成された逆相サラウンド信号を、前記他方スピーカに出力する他方出力手段と、
を備えることを特徴とする信号処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の信号処理装置において、
前記入力されたサラウンド信号の予め定められた所定周波数以下の信号成分を、前記減衰遅延手段と前記位相反転手段とに出力する第１フィルタ手段と、
前記入力されたサラウンド信号の前記所定周波数よりも周波数が高い信号成分を出力する第２フィルタ手段と、
前記第２フィルタ手段により出力された前記信号成分を減衰させ、且つ、当該信号成分を周波数帯域毎に遅延させて、第２減衰遅延サラウンド信号を生成する第２減衰遅延手段と、を更に備え、
前記減衰遅延手段は、前記第１フィルタ手段により出力された前記信号成分に基づいて、前記減衰遅延サラウンド信号を生成し、
前記位相反転手段は、前記第１フィルタ手段により出力された前記信号成分に基づいて、前記逆相サラウンド信号を生成し、
前記他方出力手段は、前記逆相サラウンド信号と前記第２減衰遅延サラウンド信号とを、前記他方スピーカに出力することを特徴とする信号処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の信号処理装置において、
前記他方出力手段は、前記逆相サラウンド信号を前記他方スピーカに含まれる低音域用スピーカに出力し、前記第２減衰遅延サラウンド信号を前記他方スピーカに含まれる高音域用スピーカに出力することを特徴とする信号処理装置。
【請求項４】
請求項１に記載の信号処理装置において、
前記減衰遅延手段による信号の遅延に用いられる周波数帯毎の遅延量が、前記サラウンド信号の入力によって前記一方スピーカ、前記他方スピーカ及び前記中央スピーカから音が出力された場合に、予め定められた受聴位置における両耳間の音圧レベルの差が最大となるように、夫々予め設定されていることを特徴とする信号処理装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１項に記載の信号処理装置において、
前記減衰遅延手段及び前記位相反転手段は、左右夫々に対応して設けられ、
前記一方出力手段は、前記一方に対応する前記サラウンド信号と、前記他方に対応する前記位相反転手段により生成された前記逆相サラウンド信号と、を加算し、一方加算信号を前記一方スピーカに出力し、
前記他方出力手段は、前記他方に対応する前記サラウンド信号と、前記一方に対応する前記位相反転手段により生成された前記逆相サラウンド信号と、を加算し、他方加算信号を前記他方スピーカに出力し、
前記中央出力手段は、左右の前記減衰遅延手段により生成された前記遅延減衰サラウンド信号同士を加算し、中央加算信号を前記中央スピーカに出力することを特徴とする信号処理装置。
【請求項６】
入力されたサラウンド信号を、左右のうち当該信号が対応する一方のステレオ音を出力すためのスピーカである一方スピーカと、他方のステレオ音を出力するためのスピーカである他方スピーカと、前記一方スピーカと前記他方スピーカとの中間に位置すべきスピーカである中央スピーカと、のうち、前記一方スピーカに出力し、
前記入力されたサラウンド信号を減衰させ、且つ、当該サラウンド信号を周波数帯域毎に遅延させ、減衰遅延サラウンド信号を生成し、当該減衰遅延サラウンド信号を前記中央スピーカに出力し、
前記入力されたサラウンド信号の位相を反転させ、逆相サラウンド信号を生成し、当該逆相サラウンド信号を、前記他方スピーカに出力することを特徴とする信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、サラウンド信号を処理し、リスナーの前方に位置すべきスピーカに出力する信号処理装置及び信号処理方法の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
５．１ｃｈのようなサラウンドシステムを利用するためには、リスナーの後方にサラウンド用スピーカを配置する必要があるが、一般的な住宅においては、このサラウンド用スピーカを配置するスペースが無い場合が多いことから、従来、前方のスピーカのみで、サラウンド音響を実現するフロントサラウンドシステムが提案されている。【０００３】
こうしたフロントサラウンドシステムにおいては、頭部伝達関数が用いられていることが多いが（例えば、特許文献１）、この頭部伝達関数を用いる方式では、音源の周波数特性を大きく変化させてしまうことに起因する音質劣化が生じたり、リスナーの頭の形などによってその効果に個人差があるなどの問題があった。【０００４】
そこで、本願の発明者等は、入力されたサラウンド信号を、左右のスピーカのうち対応するスピーカに出力する一方、このサラウンド信号を周波数帯域毎に所定の遅延量で遅延させるとともに減衰させて、他方のスピーカーに出力するサラウンド再生システムを提案した（非特許文献１）。【０００５】
このサラウンド再生システムによれば、基本的には帯域毎の位相のみを制御するため、音質の劣化が少なく、また、頭部伝達関数のようなリスナーの特徴に依存するような情報を用いないため、効果の個人差が少なくなる。
【特許文献１】特開平８−２６５８９９号公報
【非特許文献１】小幡健作、他１名、前方２つのスピーカによるサラウンド再生システム、日本バーチャルリアティ学会第１２回大会論文集、2007年9月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、非特許文献１に記載のサラウンド再生システムでは、スピーカから出力される音声の波長が頭の幅より長い帯域においては、回折量が大きくなることから、例えば、右の耳に到達する左側サラウンド用音声の音圧を下げようとすると、遅延された（右側スピーカから出力された）左側サラウンド用音声が回り込んで、左側スピーカから出力された左側サラウンド用音声に干渉し、左の耳における左側サラウンド用音声の音圧までもが下がるという傾向がある。特に、低音域においては、中高音域に比べて音圧低下が大きくなる傾向がある。【０００７】
また、この音圧低下に起因して、両耳間での音圧差が小さくなることから、低音域における音像の定位角も小さくなる。【０００８】
その結果、低音域のサラウンド音声が、リスナーの正面付近から、中高音域に比べて小さく聞こえてくるという不都合があった。【０００９】
本願は、以上の点に鑑みてなされたものであり、その課題の一例は、リスナーの前方に配置されるべきスピーカを用いてサラウンド音響を実現する場合において、低音域におけるサラウンド効果を向上させることを可能とする信号処理装置及び信号処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本願の一つの観点では、入力されたサラウンド信号を、左右のうち当該信号が対応する一方のステレオ音を出力すためのスピーカである一方スピーカと、他方のステレオ音を出力するためのスピーカである他方スピーカと、前記一方スピーカと前記他方スピーカとの中間に位置すべきスピーカである中央スピーカと、のうち、前記一方スピーカに出力する一方出力手段を備える信号処理装置において、前記入力されたサラウンド信号を減衰させ、且つ、当該サラウンド信号を周波数帯域毎に遅延させ、減衰遅延サラウンド信号を生成する減衰遅延手段と、前記生成された減衰遅延サラウンド信号を前記中央スピーカに出力する中央出力手段と、前記入力されたサラウンド信号の位相を反転させ、逆相サラウンド信号を生成する位相反転手段と、前記生成された逆相サラウンド信号を、前記他方スピーカに出力する他方出力手段と、を備えることを特徴とする。【００１１】
本願の他の観点では、入力されたサラウンド信号を、左右のうち当該信号が対応する一方のステレオ音を出力すためのスピーカである一方スピーカと、他方のステレオ音を出力するためのスピーカである他方スピーカと、前記一方スピーカと前記他方スピーカとの中間に位置すべきスピーカである中央スピーカと、のうち、前記一方スピーカに出力し、前記入力されたサラウンド信号を減衰させ、且つ、当該サラウンド信号を周波数帯域毎に遅延させ、減衰遅延サラウンド信号を生成し、当該減衰遅延サラウンド信号を前記中央スピーカに出力し、前記入力されたサラウンド信号の位相を反転させ、逆相サラウンド信号を生成し、当該逆相サラウンド信号を、前記他方スピーカに出力することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態に係るサラウンド信号処理装置１０の概要構成の一例を示すブロック図である。
【図２】周波数帯域毎の最適遅延量の一例を示すグラフである。
【図３】周波数毎の最大定位角の一例を示すグラフである。
【図４】比較例において、リスナーの両耳に達した左側サラウンド音声の平均音圧レベルの一例を等高線で示した図である。
【図５】第１実施形態に係るサラウンド信号処理装置１０において、リスナーの両耳に達した左側サラウンド音声の平均音圧レベルの一例を等高線で示した図である。
【図６】第１実施形態に係るサラウンド信号処理装置１０における周波数帯域毎の最適遅延量とその近似結果の一例を示すグラフである。
【図７】ＡＶアンプ５０の概要構成の一例を示すブロック図である。
【図８】第２実施形態に係るサラウンド信号処理装置２０の概要構成の一例を示すブロック図である。
【図９】第３実施形態に係るサラウンド信号処理装置３０の概要構成の一例を示すブロック図である。
【図１０】比較例において、遅延量及び周波数と、定位角と、の関係の一例を示す図である。
【図１１】第１実施形態に係るサラウンド信号処理装置１０において、遅延量及び周波数と、定位角と、の関係の一例を示す図である。
【図１２】比較例において、遅延量及び周波数と、両耳間の音圧レベル差と、の関係の一例を示す図である。
【図１３】第１実施形態に係るサラウンド信号処理装置１０において、遅延量及び周波数と、両耳間の音圧レベル差と、の関係の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００１３】
１０、２０、３０  サラウンド信号処理装置
１１  左サラウンド信号抽出部
１２、２４  減衰部
１３、２５  遅延部
１４  位相反転部
２１、２２、３１  低域濾過部
２３、３２  高域濾過部
２６  加算部
５０  ＡＶアンプ
５１  デコーダ
５２、５５  アッテネータ
５３、５６  オールパスフィルタ
５４、５７  位相反転回路
５８、５９、６０  加算器
１００  リスナー
２００  音像
ＬＳＰ、ＲＳＰ、ＬＳＳＰ、ＲＳＳＰ  スピーカ
ＣＳＰ  センタースピーカ
ＳＷ  サブウーファ
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本願の最良の実施形態について詳細に説明する。【００１５】
［１．第１実施形態］
［１．１  信号処理装置の構成］
先ず、第１実施形態に係るサラウンド信号処理装置１０の構成について、図１を用いて説明する。【００１６】
図１は、第１実施形態に係るサラウンド信号処理装置１０の概要構成の一例を示すブロック図である。【００１７】
本実施形態に係るサラウンド信号処理装置１０は、サラウンド信号を処理することによって、前面左側スピーカ、前面右側スピーカ及びセンタースピーカの３つの前方のスピーカだけで、サラウンド音響を実現する装置である。【００１８】
なお、以下の説明においては、左側サラウンド信号に対する処理を行うための構成のみについて説明するが、右側サラウンド信号に対する処理を行うための構成も同様である。【００１９】
図１に示すように、サラウンド信号処理装置１０は、左側サラウンド信号抽出部１１と、減衰部１２と、遅延部１３と、位相反転部１４と、を含んで構成されている。【００２０】
ここで、左側サラウンド信号抽出部１１は、一方出力手段を構成し、減衰部１２及び遅延部１３は、減衰遅延手段を構成し、遅延部１３は、中央出力手段を構成する。また、位相反転部１４は、位相反転手段及び他方出力手段を構成する。【００２１】
左側サラウンド信号抽出部１１には、サラウンド信号処理装置１０の外部からオーディオストリーム信号Ａｓが入力されるようになっており、当該左側サラウンド信号抽出部１１は、このオーディオストリーム信号Ａｓから左側サラウンド信号Ｌｓを抽出するようになっている。また、左側サラウンド信号抽出部１１は、抽出された左側サラウンド信号Ｌｓを、左側のステレオ音声を出力するスピーカＬＳＰ（一方スピーカの一例）と、減衰部１２と、位相反転部１４とに夫々出力するようになっている。【００２２】
減衰部１２は、左側サラウンド信号抽出部１１から供給された左側サラウンド信号Ｌｓを減衰させるようになっている（例えば６ｄＢ）。【００２３】
遅延部１３は、減衰部１２により減衰させられた左側サラウンド信号を周波数帯域毎に遅延させるようになっている。例えば、遅延部１３は、２５０Ｈｚ周辺から２ＫＨｚ周辺までの３オクターブに渡る左側サラウンド信号を、３分の１オクターブの帯域毎に分割し、分割された帯域毎に、夫々予め設定された遅延量で遅延させ、遅延させた周波数帯域毎の信号を一つの信号に合成するようになっている。そして、遅延部１３は、合成した信号（減衰遅延サラウンド信号の一例）を、主にセリフの音声を出力するセンタースピーカＣＳＰ（中央スピーカの一例）に出力するようになっている。【００２４】
ここで、遅延量は、リスナー１００が感じる音源、すなわち、音像２００の定位角（リスナー１００正面方向からの角度）が最大の開き角度となるよう、周波数帯域毎に設定されている。【００２５】
なお、左側サラウンド信号抽出部１１から左側サラウンド信号Ｌｓを遅延部１３に供給し、この左側サラウンド信号Ｌｓを遅延部１３により遅延させた後で、減衰部１２により減衰させる構成としても良い。【００２６】
位相反転部１４は、左側サラウンド信号抽出部１１から供給された左側サラウンド信号Ｌｓの位相を反転させ、この反転させた信号（逆相サラウンド信号の一例）を、右側のステレオ音声を出力するスピーカＲＳＰ（他方スピーカの一例）に出力するようになっている。【００２７】
［１．２  信号処理装置の動作］
次に、サラウンド信号処理装置１０の動作について説明する。【００２８】
オーディオストリーム信号Ａｓは、サラウンド信号処理装置１０の左側サラウンド信号抽出部１１に入力される。そして、左側サラウンド信号抽出部１１は、オーディオストリーム信号Ａｓから左側サラウンド信号Ｌｓを抽出し、この信号を、スピーカＬＳＰ、減衰部１２及び位相反転部に出力する。【００２９】
減衰部１２に供給された左側サラウンド信号Ｌｓは、当該減衰部１２により減衰させられた後、遅延部１３により、周波数帯域毎に遅延させられ、その後、センタースピーカＣＳＰに出力される。【００３０】
位相反転部１４に供給された左側サラウンド信号Ｌｓは、当該位相反転部１４により反転させられた後、スピーカＲＳＰに出力される。【００３１】
スピーカＬＳＰからは、左側サラウンド信号抽出部１１から出力された左側サラウンド信号Ｌｓそのものに対応する音声が出力される。【００３２】
また、センタースピーカＣＳＰからは、減衰後、周波数帯域毎に遅延した左側サラウンド信号Ｌｓに対応する音声が出力される。【００３３】
また、スピーカＲＳＰからは、位相が反転した左側サラウンド信号Ｌｓに対応する音声が出力される。【００３４】
リスナー１００は、左側のサラウンド音声を出力するスピーカＬＳＳＰと、右側のサラウンド音声を出力するスピーカＲＳＳＰとが、あたかも図１に示す位置に置かれているようにサラウンド音声を聴くことができる。なお、スピーカＬＳＳＰ及びスピーカＲＳＳＰは、説明の便宜のために、破線で仮想的に図示されているにすぎない。【００３５】
次に、サラウンド信号処理装置１０を用いたサラウンド効果の主観評価について、図２乃至図６を用いて説明する。図２は、周波数帯域毎の最適遅延量の一例を示すグラフである。また、図３は、周波数毎の最大定位角の一例を示すグラフである。また、図４は、比較例において、リスナー１００の両耳に達した左側サラウンド音声の平均音圧レベルの一例を等高線で示した図である。また、図５は、第１実施形態に係るサラウンド信号処理装置１０において、リスナー１００の両耳に達した左側サラウンド音声の平均音圧レベルの一例を等高線で示した図である。また、図６は、第１実施形態に係るサラウンド信号処理装置１０における周波数帯域毎の最適遅延量とその近似結果の一例を示すグラフである。【００３６】
以下に説明する評価においては、スピーカＬＳＰとスピーカＲＳＰとの間隔を、１．５メートルとした。また、センタースピーカＣＳＰを、スピーカＬＳＰとスピーカＲＳＰとを結ぶ線分の中心に配置した。また、リスナー１００は、スピーカＬＳＰとスピーカＲＳＰとを結ぶ線分の垂直２等分線上に位置させ、センタースピーカＣＳＰからリスナー１００までの距離を、２メートルとした。【００３７】
図２は、２５０Ｈｚ、３１５Ｈｚ、３９７Ｈｚ、５００Ｈｚ、６３０Ｈｚ、７９４Ｈｚ、１０００Ｈｚ、１２６０Ｈｚ、１５８７Ｈｚ、２０００Ｈｚを中心周波数とする１０の周波数帯域夫々において、音像２００の定位角が最大となる最適遅延量を示すグラフである。図２に示すように、最適遅延量は、約０〜４ラジアンの範囲に分布しており、特に、中心周波数が５００Ｈｚ以下の帯域においては、１ラジアン未満となっている。【００３８】
ここで、比較例についても説明する。比較例は、上述した非特許文献１に記載のサラウンド再生システムと同様の構成となっている。具体的に、このサラウンド再生システムは、左側サラウンド信号を、そのままスルーで前面左側スピーカに出力する一方、当該左側サラウンド信号を、オールパスフィルタで周波数帯域毎に予め設定された遅延量で遅延させた後、減衰させて、前面右側スピーカに出力する構成となっている（左側サラウンド信号についての構成のみ）。【００３９】
比較例においても、音像２００の定位角が最大となるように最適遅延量を設定すると、図２に示すように、その遅延量は、約３〜６ラジアンの範囲に分布しており、本実施形態に係るサラウンド信号処理装置１０の最適遅延量よりも大きくなっている。【００４０】
図３は、図２に示した最適遅延量で、周波数帯域毎の左側サラウンド信号を遅延させた場合における、音像２００の定位角を示すグラフである。【００４１】
図３に示すように、中心周波数が６３０Ｈｚ以上の帯域においては、本実施形態よりも比較例の方の最大定位角が勝っているが、比較例ではサラウンド効果が弱いとされている中心周波数が５００Ｈｚ以下の帯域においては、比較例よりも本実施形態の方の最大定位角が勝っている。つまり、本実施形態に係るサラウンド信号処理装置１０では、低音域におけるサラウンド効果が改善されているのである。【００４２】
図４及び図５は、遅延量を０から２πまで設定した場合における、２５０Ｈｚから２ＫＨｚまでの音圧特性を示した図であり、図４は、比較例における図であり、図５は、本実施形態に係るサラウンド信号処理装置１０における図である。また、図４及び図５は、最大の音圧レベルを０ｄＢに正規化し、音圧レベルを等高線で示した図である。【００４３】
比較例においては、図４に、図２に示すグラフを重ね合わせると、最適遅延量がたどるグラフ上の音圧レベルが低くなっていることが分かる。特に、最適遅延量がπラジアン前後となる、中心周波数５００Ｈｚ以下の帯域においては、約−４〜−１０ｄＢとなっており、音圧レベルの低下が激しくなっている。【００４４】
一方、本実施形態においては、全周波数及び全遅延量において、約−１ｄＢ以上の音圧レベルが確保され、最低でも約−１．４ｄＢとなっている。図２に示すグラフを重ね合わせてみても、最適遅延量がたどるグラフ上の音圧レベルは良好に保たれている。【００４５】
次に、中心周波数５００Ｈｚ以下の帯域において、音圧レベルとサラウンド効果が改善される理由を説明する。【００４６】
サラウンド音声の波長が頭の幅より長い帯域においては回折量が大きくなる。比較例において、この波長のサラウンド音声に関して両耳間における音圧差をつけようとすると、例えば、スピーカＲＳＰから出力された左側用のサラウンド音声が、リスナー１００の頭を回り込んでスピーカＬＳＰから出力された左側用のサラウンド音声に干渉する。ここで、図２に示すように、中心周波数５００Ｈｚ以下における比較例の最適遅延量は２分の１波長前後であることから、波長が長いことも相まって、スピーカＬＳＰから出力された左側用のサラウンド音声と、スピーカＲＳＰから出力されてリスナー１００の頭を回り込んだ左側用のサラウンド音声とが、ほぼ逆相の関係となる。【００４７】
こうしたことが、サラウンド音声がリスナー１００の耳に達したときの音圧レベルが低下する原因の一つとなっていることが考えられる。【００４８】
また、リスナー１００の耳に達したサラウンド音声の音圧レベルは、両方の耳において夫々低下することから、その結果として両耳間における音圧差はそれほど広がらない。従って、音像の定位角も大きくならず、サラウンド効果が低下する原因となっていた。【００４９】
これに対し、本実施形態に係るサラウンド信号処理装置１０においては、図２に示すように、中心周波数５００Ｈｚ以下における最適遅延量が、比較例と比べて小さくなっており、０ラジアンに近い状態になっている。【００５０】
そうすると、スピーカＬＳＰから出力された左側用のサラウンド音声と、センタースピーカＣＳＰから出力された左側用のサラウンド音声とは、スピーカＬＳＰとセンタースピーカＣＳＰとを結ぶ線分の垂直２等分線上において、ほぼ同相の関係となって、音圧レベルを上昇させることとなる。また、サラウンド音声の波長が比較的長いことから、この垂直２等分線の周辺においても音圧レベルが上昇し、その結果、リスナー１００の左耳における左側用のサラウンド音声の音圧レベルは高くなる。【００５１】
一方、スピーカＲＳＰから出力された左側用のサラウンド音声と、センタースピーカＣＳＰから出力された左側用のサラウンド音声とは、スピーカＲＳＰとセンタースピーカＣＳＰとを結ぶ線分の垂直２等分線上において、ほぼ逆相の関係となって、音圧レベルを低下させる結果となる。また、上記と同様に、この垂直２等分線の周辺においても音圧レベルが低下し、その結果、リスナー１００の右耳における左側用のサラウンド音声の音圧レベルは低くなる。【００５２】
従って、左耳における音圧レベルは上がり、右耳における音圧レベルは下がることから、両耳間における音圧差が広がることにより、音像の定位角が大きくなり、サラウンド効果も向上する。【００５３】
ところで、サラウンド信号の周波数ｆにおける最適遅延量をφ（ｆ）を求める式は、【００５４】
【数１】
2009113333.tif 000003
【００５５】
となる。上記式（１）において、ｉは、次元数であり、Ｐ（ｉ）は、定数パラメータである。ここで、Ｐ（０）＝７４．７１２４、Ｐ（１）＝−５５．３８５１、Ｐ（２）＝１０．２８１１とすると、式（１）のグラフは図６に示したものとなり、図２に示す評価実験で得られた最適遅延量を近似することができる。従って、このような位相遅延特性を有するオールパスフィルタで遅延部１３を構成することが可能である。【００５６】
なお、スピーカＬＳＰとスピーカＲＳＰとの間隔やセンタースピーカＣＳＰからリスナー１００までの距離等のリスニング環境によって、最大定位角や音圧レベルは異なることから、想定されるリスニング環境における評価を十分に行った上で、各周波数帯域における遅延量（あるいは、上記定数パラメータ）を決定することが望ましい。【００５７】
次に、遅延部１３における周波数帯毎の最適遅延量の求め方（遅延部１３の位相遅延特性の決め方）の他の例について、図１０乃至図１３を用いて説明する。図１０は、比較例において、遅延量及び周波数と、定位角と、の関係の一例を示す図である。また、図１１は、第１実施形態に係るサラウンド信号処理装置１０において、遅延量及び周波数と、定位角と、の関係の一例を示す図である。また、図１２は、比較例において、遅延量及び周波数と、両耳間の音圧レベル差と、の関係の一例を示す図である。また、図１３は、第１実施形態に係るサラウンド信号処理装置１０において、遅延量及び周波数と、両耳間の音圧レベル差と、の関係の一例を示す図である。【００５８】
これまでの説明においては、主観評価によって音像の定位角が最大となるように周波数帯毎の最適遅延量の求めていたが、客観的な実験で両耳間の音圧レベル差をとることによっても求めることができる。【００５９】
ここで先ず、主観評価の結果を説明する。図１０及び図１１は、図２に示す最大定位角を導き出すにあたって、主観評価の結果を示した図であり、図１０は比較例の結果であり、図１１はサラウンド信号処理装置１０での結果である。また、図１０及び図１１において、それぞれ縦軸は遅延量（位相）、横軸は周波数であり、定位角は等高線で示されている。【００６０】
この結果は、２５０〜２０００Ｈｚの各周波数及び０〜２πラジアンの各遅延量における主観評価に基づいて得られたものである。そして、当然のことながら、各周波数において最大定位角がとる遅延量（最適遅延量）は、図２に示すグラフに一致する。【００６１】
次に、実験環境としては、基本的には前記の主観評価と同様である。つまり、スピーカＬＳＰとスピーカＲＳＰとの間隔を、１．５メートルとし、センタースピーカＣＳＰを、スピーカＬＳＰとスピーカＲＳＰとを結ぶ線分の中心に配置した。そして、リスナー１００の代わりに、ダミーヘッドをスピーカＬＳＰとスピーカＲＳＰとを結ぶ線分の垂直２等分線上に位置させ、センタースピーカＣＳＰからダミーヘッドまでの距離を、２メートルとした。このダミーヘッドの左右の耳の部分には、それぞれマイクロホンを装着した。そして、各マイクロホンに録音装置を接続し、集音レベル（音圧）を測定することができるようにした。また、比較例に関しても、センタースピーカが無いことを除けば、同様である。【００６２】
そして、それぞれの環境において、各周波数及び各遅延量で左側サラウンド信号を発生させてスピーカから試験音を出力し、その試験音をダミーヘッドの両耳に装着したマイクロホンで集音して、そのときの両耳間の音圧レベル差（左耳の音圧レベル−右耳の音圧レベル）を求めた。【００６３】
図１２及び図１３は、この結果を示した図であり、図１２は比較例の結果であり、図１３はサラウンド信号処理装置１０での結果である。また、図１２及び図１３において、それぞれ縦軸は遅延量（位相）、横軸は周波数であり、音圧レベル差（ｄＢ）は等高線で示されている。【００６４】
この結果について、図１２と図１０、及び、図１３を図１１とをそれぞれ比較すると、音像の定位角の傾向と両耳間の音圧レベル差の傾向とは、極めて類似していることが見て取れる。つまり、両耳間の音圧レベル差が大きければ大きいほど定位角も大きくなり、両耳間の音圧レベル差が小さければ小さいほど定位角も小さくなる。【００６５】
例えば、図１２においては、２５０Ｈｚから５００Ｈｚ付近で音圧レベル差が最大となるのはπラジアン付近であり、５００Ｈｚ付近から２０００Ｈｚにかけて、音圧レベル差が最大となるの遅延量が、πラジアンから２πラジアンへ徐々に移動している。これは、図１０において、最大定位角が位置する周波数及び遅延量の組み合わせ（図２に示す比較例のグラフ）とおおよそ一致する。【００６６】
また、図１３においては、２５０Ｈｚから５００Ｈｚ付近で音圧レベル差が最大となるのは０〜０．５ラジアン付近であり、５００Ｈｚ付近から２０００Ｈｚにかけて、音圧レベル差が最大となるの遅延量が、０ラジアンから４ラジアンへ徐々に移動している。これは、図１１において、最大定位角が位置する周波数及び遅延量の組み合わせ（図２に示すサラウンド信号処理装置１０のグラフ）とおおよそ一致する。【００６７】
以上の結果は、音像の定位角が両耳間の音圧レベル差に強く影響されることを示している。よって、音像の定位角と両耳間の音圧レベル差とは相関関係があると考えて良い。【００６８】
従って、図１３に示す結果により、各周波数において、それぞれ両耳間の音圧レベル差が最大になるような遅延量を最適遅延量として遅延部１２に対して設定すれば良い。たとえ、この最適遅延量が、図２に示す最適遅延量から多少ずれていたとしても、図１１に示すように、最大定位角付近では定位角が急激に落ち込むことは無く、本実施形態による効果を十分に発揮する。【００６９】
そして、音像の定位角は両耳間の音圧レベル差に強く影響されるという事実から、スピーカの配置やリスナーの位置（受聴位置）等が常識的な範囲内であれば、これらを予め決定した上で、ここで説明した方法で最適遅延量を求めることができることは自明である。  【００７０】
［１．３  ５．１ｃｈサラウンドシステムへの適用例］
次に、本実施形態を５．１ｃｈのサラウンドシステムのＡＶアンプに適用した場合の適用例について説明する。【００７１】
図７は、ＡＶアンプ５０の概要構成の一例を示すブロック図である。【００７２】
図７に示すように、ＡＶアンプ５０は、デコーダ５１と、アッテネータ５２及び５５と、オールパスフィルタ５３及び５６と、位相反転回路５４及び５７と、加算器５８、５９及び６０と、を含んで構成されている。【００７３】
ここで、アッテネータ５２及びオールパスフィルタ５３は、左側サラウンド信号に対応する減衰遅延手段を構成し、位相反転回路５４は、左側サラウンド信号に対応する位相反転手段を構成する。また、アッテネータ５５及びオールパスフィルタ５６は、右側サラウンド信号に対応する減衰遅延手段を構成し、位相反転回路５７は、右側サラウンド信号に対応する位相反転手段を構成する。また、加算器５８は、左側サラウンド信号に対応する一方出力手段と右側サラウンド信号に対応する他方出力手段を構成する。また、加算器５９は、中央出力手段を構成する。また、加算器６０は、右側サラウンド信号に対応する一方出力手段と左側サラウンド信号に対応する他方出力手段を構成する。【００７４】
デコーダ５１には、ＡＶアンプ５０の外部からオーディオストリーム信号Ａｓが入力されるようになっており、当該デコーダ５１は、このオーディオストリーム信号Ａｓを復号し、左側ステレオ信号Ｌ、右側ステレオ信号Ｒ、センター信号Ｃ、左側サラウンド信号Ｌｓ、右側サラウンド信号Ｒｓ及び低音域効果信号Ｌｆｅを出力するようになっている。【００７５】
デコーダ５１から出力された左側ステレオ信号Ｌは、加算器５８に供給されるようになっている。また、右側ステレオ信号Ｒは、加算器６０に供給されるようになっている。また、センター信号Ｃは、加算器５９に供給されるようになっている。【００７６】
また、左側サラウンド信号Ｌｓは、アッテネータ５２と、位相反転回路５４と、加算器５８とに夫々供給されるようになっている。また、右側サラウンド信号Ｒｓは、アッテネータ５５と、位相反転回路５７と、加算器６０とに夫々供給されるようになっている。また、低音域効果信号Ｌｆｅは、サブウーファＳＷに供給されるようになっている。【００７７】
アッテネータ５２は、左側サラウンド信号Ｌｓを減衰させるようになっている。また、オールパスフィルタ５３は、アッテネータ５２により減衰させられた左側サラウンド信号を周波数帯域毎に遅延させ、この遅延させた信号（減衰遅延サラウンド信号の一例）を加算器５９に出力するようになっている。また、位相反転回路５４は、左側サラウンド信号Ｌｓの位相を反転させ、この反転させた信号（逆相サラウンド信号の一例）を加算器６０に出力するようになっている。【００７８】
アッテネータ５５は、右側サラウンド信号Ｒｓを減衰させるようになっている。また、オールパスフィルタ５６は、アッテネータ５５により減衰させられた左側サラウンド信号を周波数帯域毎に遅延させ、この遅延させた信号（減衰遅延サラウンド信号の一例）を加算器５９に出力するようになっている。また、位相反転回路５７は、右側サラウンド信号Ｒｓの位相を反転させ、この反転させた信号（逆相サラウンド信号の一例）を加算器５８に出力するようになっている。【００７９】
上記オールパスフィルタ５３及び５６の構成及び機能は、遅延部１３と同様であり、その位相遅延特性は、上述した式（１）及び定数パラメータで示される。【００８０】
加算器５８は、デコーダ５１からの左側ステレオ信号Ｌｓと、同じくデコーダ５１からの左側サラウンド信号Ｌｓと、位相反転回路５７の出力信号とを加算し、加算された信号（一方加算信号及び他方加算信号の一例）をスピーカＬＳＰに出力するようになっている。【００８１】
加算器５９は、デコーダ５１からのセンター信号Ｃと、オールパスフィルタ５３の出力信号と、オールパスフィルタ５６の出力信号とを加算し、加算された信号（中央加算信号の一例）をスピーカＣＳＰに出力するようになっている。【００８２】
加算器６０は、デコーダ５１からの右側ステレオ信号Ｒｓと、同じくデコーダ５１からの右側サラウンド信号Ｒｓと、位相反転回路５４の出力信号とを加算し、加算された信号（一方加算信号及び他方加算信号の一例）をスピーカＲＳＰに出力するようになっている。【００８３】
このような構成のＡＶアンプ５０を備えるサラウンドシステムにより、リスナーは、５．１ｃｈのサラウンド音響を楽しむことができる。【００８４】
なお、５．１ｃｈに限らず、例えば、５ｃｈや６．１ｃｈ等のサラウンドシステムに適用することも可能である。【００８５】
以上説明したように、本実施形態によれば、左サラウンド信号抽出部１１が、左側サラウンド信号ＬｓをそのままスルーでスピーカＬＳＰに出力し、左サラウンド信号抽出部１１からの左側サラウンド信号Ｌｓを減衰部１２が減衰させ、且つ、遅延部１３が周波数帯域毎に遅延させて、センタースピーカＣＳＰに出力し、位相反転部１４が、左サラウンド信号抽出部１１からの左側サラウンド信号Ｌｓの位相を反転させて、スピーカＲＳＰに出力するので、低音域におけるサラウンド効果を向上させることができる。また、右側サラウンド信号に関しても、同様の作用により同様の効果を奏することができる。【００８６】
［２．第２実施形態］
次に、第２実施形態について、図８を用いて説明する。【００８７】
図８は、第２実施形態に係るサラウンド信号処理装置２０の概要構成の一例を示すブロック図であり、同図において、図１と同様の要素については同様の符号を付してある。【００８８】
上述した第１実施形態においては、図３に示すように、中高音域におけるサラウンド効果が比較例よりも低くなっていたが、本実施形態においては、この中高音域におけるサラウンド効果を向上させるべく、サラウンド信号処理装置１０の構成と比較例の構成とを組み合わせた場合について説明する。【００８９】
図８に示すように、サラウンド信号処理装置２０は、左側サラウンド信号抽出部１１と、減衰部１２と、遅延部１３と、位相反転部１４と、低域濾過部２１及び２２と、高域濾過部２３と、減衰部２４と、遅延部２５と、加算部２６と、を含んで構成されている。【００９０】
ここで、左側サラウンド信号抽出部１１は、一方出力手段を構成し、減衰部１２及び遅延部１３は、減衰遅延手段を構成し、遅延部１３は、中央出力手段を構成し、位相反転部１４は、位相反転手段を構成する。また、低域濾過部２１及び２２は、第１フィルタ手段を構成し、高域濾過部２３は、第２フィルタ手段を構成し、減衰部２４及び遅延部２５は、第２減衰遅延手段を構成し、加算部２６は、他方出力手段を構成する。【００９１】
左側サラウンド信号抽出部１１は、オーディオストリーム信号Ａｓから抽出した左側サラウンド信号Ｌｓを、スピーカＬＳＰと、低域濾過部２１と、低域濾過部２２と、高域濾過部２３とに夫々出力するようになっている。【００９２】
低域濾過部２１及び２２は、夫々左側サラウンド信号抽出部１１から供給された左側サラウンド信号Ｌｓの所定周波数（詳細は後述）より高い周波数の信号成分をカットし、当該所定周波数以下の信号成分を出力するようになっている。そして、低域濾過部２１からの出力信号は減衰部１２に供給され、低域濾過部２２からの出力信号は位相反転部１４に供給されるようになっている。【００９３】
減衰部１２に供給された信号は、当該減衰部１２により減衰された後、遅延部１３により各周波数帯域毎に遅延されて、スピーカＣＳＰに出力されるようになっている。なお、遅延部１２は、２５０Ｈｚ周辺から５００Ｈｚ周辺までの信号を、３分の１オクターブの帯域毎に分割し、分割された帯域毎に、夫々予め設定された遅延量で遅延させるようになっている。【００９４】
位相反転部１４に供給された信号は、当該位相反転部１４によりその位相が反転させられて、加算部２６に出力されるようになっている。【００９５】
高域濾過部２３は、左側サラウンド信号抽出部１１から供給された左側サラウンド信号Ｌｓの所定周波数以下の信号成分をカットし、当該所定周波数より高い周波数の信号成分を減衰部２４に出力するようになっている。【００９６】
減衰部２４は、高域濾過部２３からの出力信号を減衰させるようになっている（例えば３ｄＢ）。【００９７】
遅延部２５は、減衰部２４により減衰させられた出力信号を周波数帯域毎に遅延させるようになっている。例えば、遅延部２５は、６３０Ｈｚ周辺から２ＫＨｚ周辺までの信号を、３分の１オクターブの帯域毎に分割し、分割された帯域毎に、夫々予め設定された遅延量で遅延させ、遅延させた周波数帯域毎の信号を一つの信号に合成するようになっている。そして、遅延部２５は、合成した信号（第２減衰遅延サラウンド信号の一例）を加算部２６に出力するようになっている。【００９８】
この遅延部２５における遅延量は、音像２００の定位角が最大になるように（図３に示す比較例の最大定位角を参照）、周波数帯域毎に夫々設定されている。このとき、例えば、図２に示す比較例の最適遅延量を近似式で近似させた位相遅延特性を有するオールパスフィルタで遅延部２５を構成することが可能である。【００９９】
また、遅延部２５における遅延量として、上述したように、両耳間の音圧レベル差が最大になるように（図１２を参照）、周波数帯域毎に夫々設定されるようにしても良い。【０１００】
加算部２６は、位相反転部１４からの出力信号と遅延部２５からの出力信号とを加算し、この加算された信号をスピーカＲＳＰに出力するようになっている。【０１０１】
このように、サラウンド信号処理装置２０は、左側サラウンド信号ＬｓをスピーカＲＳＰに出力する際に、低音域（所定周波数以下の周波数帯）においては、サラウンド信号処理装置１０と同様の位相反転部１４で位相を反転させる一方、中高音域（所定周波数よりも高い周波数帯）においては、比較例と同様の減衰部２４及び遅延部２５で減衰及び遅延させ、両方の出力信号を加算部２６により加算するようになっている。【０１０２】
他方、左側スピーカＬＳＰに関する構成は、サラウンド信号処理装置１０も比較例も同様であり、センタースピーカＣＳＰに関する構成は、サラウンド信号処理装置１０のみが有していることから、これらに関するサラウンド信号処理装置２０の構成はサラウンド信号処理装置１０と同様である。【０１０３】
ここで、上述した所定周波数、すなわち、低域濾過部２１及び２２並びに高域濾過部２３におけるカットオフ周波数は、中心周波数５００Ｈｚの帯域と中心周波数６３０Ｈｚの帯域とを分ける境界周波数としている。つまり、図３に示すように、中心周波数５００Ｈｚ以下の帯域では、第１実施形態によるサラウンド効果の方が比較例よりも高く、中心周波数６３０Ｈｚ以上の帯域では、比較例によるサラウンド効果の方が第１実施形態よりも高いので、この境界周波数をカットオフ周波数とした。【０１０４】
このようにカットオフ周波数を決定することで、音像２００の最大定位角は、中心周波数５００Ｈｚ以下の帯域では、第１実施形態の場合と同様となり、中心周波数６３０Ｈｚ以上の帯域では、比較例の場合と同様になり、中心周波数６３０Ｈｚ以上の帯域でのサラウンド効果が向上する。【０１０５】
なお、スピーカＬＳＰとスピーカＲＳＰとの間隔やセンタースピーカＣＳＰからリスナー１００までの距離等のリスニング環境によって、最大定位角や音圧レベルは異なることから、想定されるリスニング環境における評価を十分に行った上で、カットオフ周波数を決定することが望ましい。【０１０６】
更に、カットオフ周波数の決定方法としては、最大定位角のみに基づいて決定する以外にも、例えば、音圧特性（図４及び５参照）に基づいて決定しても良いし、最大定位角と音圧特性の両方に基づいて決定しても良い。音圧特性に基づいて決定する場合には、例えば、音圧レベルが急激に低下する周波数をカットオフ周波数としても良い。【０１０７】
また更に、カットオフ周波数の決定方法として、両耳間の音圧レベル差に基づいて決定しても良い。例えば、図１２及び図１３に示す最大音圧レベル差から最適遅延量を求めた場合、５００Ｈｚ付近以下では、第１実施形態の最大音圧レベル差の方が比較例の最大音圧レベル差方よりも大きく、６００Ｈｚ付近以上では、比較例の最大音圧レベル差の方が第１実施形態の最大音圧レベル差よりも大きいので、カットオフ周波数は、５００Ｈｚから６００Ｈｚの間で決定する。【０１０８】
以上説明したように、本実施形態によれば、第１実施形態の作用による効果に加えて、低域濾過部２１及び２２が、左側サラウンド信号Ｌｓの所定周波数以下の信号成分を、減衰部１２と位相反転部１４に出力し、低域濾過部２１からの出力信号を減衰部１２が減衰させ、且つ、遅延部１３が周波数帯域毎に遅延させて、センタースピーカＣＳＰに出力し、位相反転部１４が、低域濾過部２２からの出力信号の位相を反転させて、加算部２６に出力し、高域濾過部２３が、左側サラウンド信号Ｌｓの所定周波数以下よりも高い周波数の信号成分を減衰部２４に出力し、この出力信号を、減衰部２４が減衰させ、且つ、遅延部２５が周波数帯域毎に遅延させて、加算部２６が、位相反転部１４の出力信号と遅延部２５の出力信号を加算してスピーカＲＳＰに出力するので、低音域におけるサラウンド効果を向上させながら、更に中高音域におけるサラウンド効果も向上させることができる。【０１０９】
［３．第３実施形態］
次に、第３実施形態について、図９を用いて説明する。【０１１０】
図９は、第３実施形態に係るサラウンド信号処理装置３０の概要構成の一例を示すブロック図であり、同図において、図２と同様の要素については同様の符号を付してある。【０１１１】
上述した第２実施形態においては、左右夫々一つのスピーカにサラウンド信号を出力する構成としていたが、本実施形態においては、２Ｗａｙスピーカに対してサラウンド信号を出力する場合について説明する。【０１１２】
図９に示すように、サラウンド信号処理装置３０は、左側サラウンド信号抽出部１１と、減衰部１２及び２４と、遅延部１３及び２５と、位相反転部１４と、低域濾過部２１、２２及び３１と、高域濾過部２３及び３２と、を含んで構成されている。【０１１３】
ここで、低域濾過部３１及び高域濾過部３２は、一方出力手段を構成し、減衰部１２及び遅延部１３は、減衰遅延手段を構成し、遅延部１３は、中央出力手段を構成し、位相反転部１４は、位相反転手段を構成する。また、低域濾過部２１及び２２は、第１フィルタ手段を構成し、高域濾過部２３は、第２フィルタ手段を構成し、減衰部２４及び遅延部２５は、第２減衰遅延手段を構成し、位相反転部及び遅延部３５は、他方出力手段を構成する。【０１１４】
また、本実施形態においては、スピーカＬＳＰ及びＲＳＰに替えて、ウーファＬＷ及びツイータＬＴにより構成されるスピーカユニットＬＳＵ（一方スピーカの一例）と、ウーファＲＷ（低音域用スピーカの一例）及びツイータＲＴ（高音域用スピーカの一例）により構成されるスピーカユニットＲＳＵ（他方スピーカの一例）とが配置されている。【０１１５】
左側サラウンド信号抽出部１１は、オーディオストリーム信号Ａｓから抽出した左側サラウンド信号Ｌｓを、低域濾過部２１と、低域濾過部２２と、高域濾過部２３と、低域濾過部３１と高域濾過部３２とに夫々出力するようになっている。【０１１６】
低域濾過部３１は、左側サラウンド信号抽出部１１から供給された左側サラウンド信号Ｌｓの所定周波数より高い周波数の信号成分をカットし、当該所定周波数以下の信号成分を、スピーカユニットＬＳＵのウーファＬＷに出力するようになっている。【０１１７】
高域濾過部３２は、左側サラウンド信号抽出部１１から供給された左側サラウンド信号Ｌｓの所定周波数以下の信号成分をカットし、当該所定周波数より高い周波数の信号成分を、スピーカユニットＬＳＵのツイータＬＴに出力するようになっている。【０１１８】
なお、低域濾過部３１の構成は低域濾過部２１及び２２と同様であり、そのカットオフ周波数もこれらと同一である。また、高域濾過部３２の構成は高域濾過部２３と同様であり、そのカットオフ周波数もこれと同一である。【０１１９】
位相反転部１４の出力信号は、スピーカユニットＲＳＵのウーファＲＷに供給されるようになっている。また、遅延部３５の出力信号は、スピーカユニットＲＳＵのツイータＲＴに供給されるようになっている。【０１２０】
このように、本実施形態においては、サラウンド信号の低音域の成分はウーファに出力され、当該サラウンド信号の中高音域の成分はツイータに出力されるようになっている。【０１２１】
以上、説明したように、本実施形態によれば、位相反転部１４からの出力信号はウーファＲＷに供給され、遅延部３５の出力信号はツイータＲＴに供給されるので、第２実施形態の場合と同様の効果を奏することができるとともに、夫々の出力信号が周波数帯域に合ったスピーカに夫々供給されることにより、音質を向上させることができる。【０１２２】
なお、上記第２実施形態または第３実施形態を、第１実施形態の場合のように、例えば、５．１ｃｈ等のサラウンドシステムに適用可能であることは無論である。【０１２３】
また、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、如何にしてものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【図１】
2009113333.tif 000004
【図２】
2009113333.tif 000005
【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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【国際調査報告】
2009113333.tif 000017
2009113333.tif 000018
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