(57)【要約】    【課題】逆フィルタ処理の安定性を向上させ、各受音点における歪みを増大することなく目標とする複数の受音点に至る伝達系による歪みを取り除くことにより、受話音声の明瞭度を高めて良好な音質を確保させる。    【解決手段】音源信号を所定の受話空間内に設置された放音部ＳＰ1から放音するにあたり、音声再生装置１の抽出部１０を介して受話空間でのインパルス応答ｈ（ｎ）から最小位相インパルス応答ｈmin（ｎ）（ここに、ｎは標本化時刻を示す）を抽出し、抽出された最小位相インパルス応答ｈmin（ｎ）に演算部１１を介して指数関数ｅ-αｎ（ここに、αは正の実数を示す）を乗算して最小位相インパルス応答の振幅特性を平滑化し、振幅特性が平滑化された最小位相インパルス応答から導出される逆フィルタ１２を介して音源信号について逆フィルタ処理を行う。  【選択図】図２
2006071775.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音源信号を所定の受話空間（Ａ1）内に設置された放音部（ＳＰ1）から放音して各受音点（Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3）における受話音声の明瞭性を高めるにあたり、
前記受話空間でのインパルス応答ｈ（ｎ）から最小位相インパルス応答ｈmin（ｎ）（ここに、ｎは標本化時刻を示す）を抽出し、
前記抽出された最小位相インパルス応答ｈmin（ｎ）に指数関数ｅ-αｎ（ここに、αは正の実数を示す）を乗算して前記最小位相インパルス応答の振幅特性を平滑化し、
前記振幅特性が平滑化された最小位相インパルス応答からその逆フィルタを導出し、
前記音源信号を前記逆フィルタを介して前記放音部から放音することを特徴とする音声再生方法。
【請求項２】
音源信号を所定の受話空間（Ａ1）内に設置された放音部（ＳＰ1）から放音して各受音点（Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3）における受話音声の明瞭性を高めるにあたり、
前記受話空間でのインパルス応答ｈ（ｎ）からall-passインパルス応答ｈap（ｎ）（ここに、ｎは標本化時刻を示す）を抽出し、
前記抽出されたall-passインパルス応答ｈap（ｎ）をケプストラムに変換し、
前記変換されたケプストラムの因果部から変換した時間応答に指数関数ｅ-αｎ（ここに、αは正の実数を示す）を乗算し、
前記指数関数が乗算された時間応答を再変換して導出されたケプストラムの因果部を奇関数として非因果部に折り返し、
前記折り返されたケプストラムからインパルス応答を復元して前記all-passインパルス応答の位相特性を平滑化し、
前記位相特性が平滑化されたall-passインパルス応答からその近似逆フィルタを導出し、
前記音源信号を前記近似逆フィルタを介して前記放音部から放音することを特徴とする音声再生方法。
【請求項３】
音源信号を所定の受話空間（Ａ1）内に設置された放音部（ＳＰ1）から放音して各受音点（Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3）における受話音声の明瞭性を高めるにあたり、
前記受話空間でのインパルス応答ｈ（ｎ）から最小位相インパルス応答ｈmin（ｎ）およびall-passインパルス応答ｈap（ｎ）（ここに、ｎは標本化時刻を示す）をそれぞれ抽出し、
前記抽出された最小位相インパルス応答ｈmin（ｎ）に指数関数ｅ-αｎ（ここに、αは正の実数を示す）を乗算して前記最小位相インパルス応答の振幅特性を平滑化し、
前記抽出されたall-passインパルス応答ｈap（ｎ）をケプストラムに変換し、
前記変換されたケプストラムの因果部から変換した時間応答に指数関数ｅ-αｎ（ここに、αは正の実数を示す）を乗算し、
前記指数関数が乗算された時間応答を再変換して導出されたケプストラムの因果部を奇関数として非因果部に折り返し、
前記折り返されたケプストラムからインパルス応答を復元して前記all-passインパルス応答の位相特性を平滑化し、
前記振幅特性が平滑化された前記最小位相インパルス応答からその逆フィルタと前記位相特性が平滑化されたall-passインパルス応答からその近似逆フィルタとをそれぞれ導出し、
前記逆フィルタを介した前記最小位相インパルス応答と前記近似逆フィルタを介した前記all-passインパルス応答とを合成して得られる音源信号を前記放音部から放音することを特徴とする音声再生方法。
【請求項４】
音源信号を所定の受話空間（Ａ１）内に設置された放音部（ＳＰ1）から放音して各受音点（Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3）における受話音声の明瞭性を高めるにあたり、
前記受話空間でのインパルス応答ｈ（ｎ）から最小位相インパルス応答ｈmin（ｎ）およびall-passインパルス応答ｈap（ｎ）（ここに、ｎは標本化時刻を示す）をそれぞれ抽出し、
前記抽出された最小位相インパルス応答ｈmin（ｎ）に指数関数ｅ-αｎ（ここに、αは正の実数を示す）を乗算して前記最小位相インパルス応答の振幅特性を平滑化し、
前記抽出されたall-passインパルス応答ｈap（ｎ）をケプストラムに変換し、
前記変換されたケプストラムの因果部から変換した時間応答に指数関数ｅ-αｎ（ここに、αは正の実数を示す）を乗算し、
前記指数関数が乗算された時間応答を再変換して導出されたケプストラムの因果部を奇関数として非因果部に折り返し、
前記折り返されたケプストラムからインパルス応答を復元して前記all-passインパルス応答の位相特性を平滑化し、
前記振幅特性が平滑化された前記最小位相インパルス応答からその逆フィルタと前記位相特性が平滑化されたall-passインパルス応答からその近似逆フィルタとをそれぞれ導出し、
前記音源信号を前記逆フィルタおよび前記近似逆フィルタをそれぞれ介して前記放音部から放音することを特徴とする音声再生方法。
【請求項５】
音源信号を所定の受話空間（Ａ1）内に設置された放音部（ＳＰ1）から放音して各受音点（Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3）における受話音声の明瞭性を高める音声再生装置であって、
前記受話空間でのインパルス応答ｈ（ｎ）から最小位相インパルス応答ｈmin（ｎ）（ここに、ｎは標本化時刻を示す）を抽出するための抽出部（１０）と、
前記抽出された最小位相インパルス応答ｈmin（ｎ）に指数関数ｅ-αｎ（ここに、αは正の実数を示す）を乗算して前記最小位相インパルス応答の振幅特性を平滑化するための演算部（１１）と、
前記振幅特性が平滑化された最小位相インパルス応答から導出される逆フィルタ（１２）とを備え、
前記音源信号を前記逆フィルタを介して前記放音部から放音することを特徴とする音声再生装置。
【請求項６】
音源信号を所定の受話空間（Ａ1）内に設置された放音部（ＳＰ1）から放音して各受音点（Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3）における受話音声の明瞭性を高める音声再生装置であって、
前記受話空間でのインパルス応答ｈ（ｎ）からall-passインパルス応答ｈap（ｎ）（ここに、ｎは標本化時刻を示す）を抽出するための抽出部（２０）と、
前記抽出されたall-passインパルス応答ｈap（ｎ）をケプストラムに変換し、前記変換されたケプストラムの因果部を抽出するための変換処理部（２１）と、
前記抽出されたケプストラムの因果部から変換した時間応答に指数関数ｅ-αｎ（ここに、αは正の実数を示す）を乗算するための演算部（２２）と、
前記指数関数が乗算された時間応答から再変換して導出されたケプストラムの因果部を奇関数として非因果部に折り返すための合成処理部（２３）と、
前記折り返されたケプストラムからインパルス応答を復元して前記all-passインパルス応答の位相特性を平滑化するための復元処理部（２４）と、
前記位相特性が平滑化されたall-passインパルス応答から導出される近似逆フィルタ（２５）とを備え、
前記音源信号を前記近似逆フィルタを介して前記放音部から放音することを特徴とする音声再生装置。
【請求項７】
音源信号を所定の受話空間（Ａ1）内に設置された放音部（ＳＰ1）から放音して各受音点（Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3）における受話音声の明瞭性を高める音声再生装置であって、
前記受話空間でのインパルス応答ｈ（ｎ）から最小位相インパルス応答ｈmin（ｎ）およびall-passインパルス応答ｈap（ｎ）（ここに、ｎは標本化時刻を示す）をそれぞれ抽出するための抽出部（３０）と、
前記抽出された最小位相インパルス応答ｈmin（ｎ）に指数関数ｅ-αｎ（ここに、αは正の実数を示す）を乗算して前記最小位相インパルス応答の振幅特性を平滑化するための第１の演算部（３１）と、
前記抽出されたall-passインパルス応答ｈap（ｎ）をケプストラムに変換し、前記変換されたケプストラムの因果部を抽出するための変換処理部（３２）と、
前記抽出されたケプストラムの因果部から変換した時間応答に指数関数ｅ-αｎ（ここに、αは正の実数を示す）を乗算するための第２の演算部（３３）と、
前記指数関数が乗算された時間応答から再変換して導出されたケプストラムの因果部を奇関数として非因果部に折り返すための第１の合成処理部（３４）と、
前記折り返されたケプストラムからインパルス応答を復元して前記all-passインパルス応答の位相特性を平滑化するための復元処理部（３５）と、
前記振幅特性が平滑化された最小位相インパルス応答から導出される逆フィルタ（３６）および前記位相特性が平滑化されたall-passインパルス応答から導出される近似逆フィルタ（３７）と、
前記逆フィルタを介した前記最小位相インパルス応答と前記近似逆フィルタを介した前記all-passインパルス応答とを合成するための第２の合成処理部（３８）とを備え、
前記第２の合成処理部を介して得られる音源信号を前記放音部から放音することを特徴とする音声再生装置。
【請求項８】
音源信号を所定の受話空間（Ａ1）内に設置された放音部（ＳＰ1）から放音して各受音点（Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3）における受話音声の明瞭性を高める音声再生装置であって、
前記受話空間でのインパルス応答ｈ（ｎ）から最小位相インパルス応答ｈmin（ｎ）およびall-passインパルス応答ｈap（ｎ）（ここに、ｎは標本化時刻を示す）をそれぞれ抽出するための抽出部（３０）と、
前記抽出された最小位相インパルス応答ｈmin（ｎ）に指数関数ｅ-αｎ（ここに、αは正の実数を示す）を乗算して前記最小位相インパルス応答の振幅特性を平滑化するための第１の演算部（３１）と、
前記抽出されたall-passインパルス応答ｈap（ｎ）をケプストラムに変換し、前記変換されたケプストラムの因果部を抽出するための変換処理部（３２）と、
前記抽出されたケプストラムの因果部から変換した時間応答に指数関数ｅ-αｎ（ここに、αは正の実数を示す）を乗算するための第２の演算部（３３）と、
前記指数関数が乗算された時間応答から再変換して導出されたケプストラムの因果部を奇関数として非因果部に折り返すための合成処理部（３４）と、
前記折り返されたケプストラムからインパルス応答を復元して前記all-passインパルス応答の位相特性を平滑化するための復元処理部（３５）と、
前記振幅特性が平滑化された最小位相インパルス応答から導出される逆フィルタ（４０）および前記位相特性が平滑化されたall-passインパルス応答から導出される近似逆フィルタ（４１）とを備え、
前記音源信号を前記逆フィルタおよび前記近似逆フィルタをそれぞれ介して前記放音部から放音することを特徴とする音声再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、劇場（ホール）、部屋、車両等の室内音場や音響システム等を含む伝達系の所定の受話空間内を介して音源信号を伝送・放音するにあたり、この伝達系による歪みを取り除き受話音声の明瞭度を高めた音声再生方法およびその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、劇場（ホール）、部屋、車両等の室内音場や音響システム等を含む伝達系の所定の受話空間内を介して音源信号を伝送・放音するにあたり、この伝達系において発生する反響、残響等の振幅特性に起因した伝送歪みと時間波形に起因した波形歪みとを除去または抑圧することにより、所定の受話空間内に設置された放音部、例えば、拡声スピーカから放音される受話音声の音像のぼけや明瞭度の低下を防止する信号処理技術として、伝達系の伝達特性を補償する逆フィルタ処理が開示されている（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００３】
従来例において、音源信号について逆フィルタ処理を行い拡声スピーカから放音させることにより、受話音声の振幅特性が平滑化されて音像のぼけが発生し難くなり明瞭度が高められる。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２４０９９３号公報（段落番号００１５〜００５２等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来例に開示された逆フィルタ処理では、伝達特性の谷（零点）を山（極点）で補償するため、当該伝達特性の僅かな変動や放音部と各受音点、例えば、図２７のシステム構成図に示す拡声スピーカＳＰ101と第１〜第３の各マイクＭ101、Ｍ102、Ｍ103との位置関係に極めて敏感となり、拡声スピーカＳＰ101の正面（０°）の受音点である第１のマイクＭ101に合わせて逆フィルタ処理を行うと、当該拡声スピーカの正面（０°）から左１５°の位置の受音点である第２のマイクＭ102および当該拡声スピーカの正面（０°）から右１５°の位置の受音点である第３のマイクＭ103では、それぞれ所定の受話空間Ａ101内の壁や天井等で反射する反響、残響等の発生により、図２８の振幅／時間特性図に示すようにピークのインパルス以外の振幅特性が平滑化せず、音声明瞭度の評価関数を示すＭＴＦ（Modulation Transfer Function）の値についても図１９の説明図に示すように、変調周波数が大きくなるにつれて０．２へと収束し、このＭＴＦの値が変調周波数の大きさに関係なく１であり受話音声の明瞭度が高いとされる第１のマイクＭ101と比較して、前述の第２、第３の各マイクＭ102、Ｍ103における受話音声の明瞭度が大きく低下していた。
【０００６】
また、従来例に開示された逆フィルタ処理では、伝達特性の鋭い谷（零点）を補償するために大きな増幅度が必要とされ、動作の安定性が高い逆フィルタを設計することが困難であった。
【０００７】
さらに、従来例の別途の態様として、前述の逆フィルタ処理を何ら行わずに図２７のシステム構成図に示す拡声スピーカＳＰ101から音源信号を放音させると、第１〜第３の各マイクＭ101、Ｍ102、Ｍ103における音声明瞭度の評価関数を示すＭＴＦの値がほぼ同様な値となり、第２、第３の各マイクＭ102、Ｍ103における受話音声の明瞭度が高くなる、一方、第１のマイクＭ101における受話音声の明瞭度が大きく低下していた。
【０００８】
本発明は、前述の難点を解消するためになされたもので、逆フィルタ処理および／または近似逆フィルタ処理の安定性を向上させ、逆フィルタ処理の安定性を向上させ、各受音点における歪みを増大することなく目標とする複数の受音点に至る伝達系による歪みを取り除くことにより、受話音声の明瞭度を高めて良好な音質を確保させた音声再生方法およびその装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述の目的を達成するため、本発明の音声再生方法は、音源信号を所定の受話空間内に設置された放音部から放音して各受音点における受話音声の明瞭性を高めるにあたり、受話空間でのインパルス応答ｈ（ｎ）から最小位相インパルス応答ｈmin（ｎ）（ここに、ｎは標本化時刻を示す）を抽出し、抽出された最小位相インパルス応答ｈmin（ｎ）に指数関数ｅ-αｎ（ここに、αは正の実数を示す）を乗算して最小位相インパルス応答の振幅特性を平滑化し、振幅特性が平滑化された最小位相インパルス応答からその逆フィルタを導出し、音源信号を逆フィルタを介して放音部から放音する方法である。
【００１０】
また、本発明の音声再生方法は、音源信号を所定の受話空間内に設置された放音部から放音して各受音点における受話音声の明瞭性を高めるにあたり、受話空間でのインパルス応答ｈ（ｎ）からall-passインパルス応答ｈap（ｎ）（ここに、ｎは標本化時刻を示す）を抽出し、抽出されたall-passインパルス応答ｈap（ｎ）をケプストラムに変換し、変換されたケプストラムの因果部から変換した時間応答に指数関数ｅ-αｎ（ここに、αは正の実数を示す）を乗算し、指数関数が乗算された時間応答を再変換して導出されたケプストラムの因果部を奇関数として非因果部に折り返し、折り返されたケプストラムからインパルス応答を復元してall-passインパルス応答の位相特性を平滑化し、位相特性が平滑化されたall-passインパルス応答からその近似逆フィルタを導出し、音源信号を近似逆フィルタを介して放音部から放音する方法である。
【００１１】
また、本発明の音声再生方法は、音源信号を所定の受話空間内に設置された放音部から放音して各受音点における受話音声の明瞭性を高めるにあたり、受話空間でのインパルス応答ｈ（ｎ）から最小位相インパルス応答ｈmin（ｎ）およびall-passインパルス応答ｈap（ｎ）（ここに、ｎは標本化時刻を示す）をそれぞれ抽出し、抽出された最小位相インパルス応答ｈmin（ｎ）に指数関数ｅ-αｎ（ここに、αは正の実数を示す）を乗算して最小位相インパルス応答の振幅特性を平滑化し、抽出されたall-passインパルス応答ｈap（ｎ）をケプストラムに変換し、変換されたケプストラムの因果部から変換した時間応答に指数関数ｅ-αｎ（ここに、αは正の実数を示す）を乗算し、指数関数が乗算された時間応答を再変換して導出されたケプストラムの因果部を奇関数として非因果部に折り返し、折り返されたケプストラムからインパルス応答を復元してall-passインパルス応答の位相特性を平滑化し、振幅特性が平滑化された最小位相インパルス応答からその逆フィルタと位相特性が平滑化されたall-passインパルス応答からその近似逆フィルタとをそれぞれ導出し、逆フィルタを介した最小位相インパルス応答と近似逆フィルタを介したall-passインパルス応答とを合成して得られる音源信号を放音部から放音する方法である。
【００１２】
また、本発明の音声再生方法は、音源信号を所定の受話空間内に設置された放音部から放音して各受音点における受話音声の明瞭性を高めるにあたり、受話空間でのインパルス応答ｈ（ｎ）から最小位相インパルス応答ｈmin（ｎ）およびall-passインパルス応答ｈap（ｎ）（ここに、ｎは標本化時刻を示す）をそれぞれ抽出し、抽出された最小位相インパルス応答ｈmin（ｎ）に指数関数ｅ-αｎ（ここに、αは正の実数を示す）を乗算して最小位相インパルス応答の振幅特性を平滑化し、抽出されたall-passインパルス応答ｈap（ｎ）をケプストラムに変換し、変換されたケプストラムの因果部から変換した時間応答に指数関数ｅ-αｎ（ここに、αは正の実数を示す）を乗算し、指数関数が乗算された時間応答を再変換して導出されたケプストラムの因果部を奇関数として非因果部に折り返し、折り返されたケプストラムからインパルス応答を復元してall-passインパルス応答の位相特性を平滑化し、振幅特性が平滑化された最小位相インパルス応答からその逆フィルタと位相特性が平滑化されたall-passインパルス応答からその近似逆フィルタとをそれぞれ導出し、音源信号を逆フィルタおよび近似逆フィルタをそれぞれ介して放音部から放音する方法である。
【００１３】
また、本発明の音声再生装置は、音源信号を所定の受話空間内に設置された放音部から放音して各受音点における受話音声の明瞭性を高める当該装置であって、受話空間でのインパルス応答ｈ（ｎ）から最小位相インパルス応答ｈmin（ｎ）（ここに、ｎは標本化時刻を示す）を抽出するための抽出部と、抽出された最小位相インパルス応答ｈmin（ｎ）に指数関数ｅ-αｎ（ここに、αは正の実数を示す）を乗算して最小位相インパルス応答の振幅特性を平滑化するための演算部と、指数関数が乗算された最小位相インパルス応答から導出される逆フィルタとを備え、音源信号を逆フィルタを介して放音部から放音するものである。
【００１４】
また、本発明の音声再生装置は、音源信号を所定の受話空間内に設置された放音部から放音して各受音点における受話音声の明瞭性を高める当該装置であって、受話空間でのインパルス応答ｈ（ｎ）からall-passインパルス応答ｈap（ｎ）（ここに、ｎは標本化時刻を示す）を抽出するための抽出部と、抽出されたall-passインパルス応答ｈap（ｎ）をケプストラムに変換し、変換されたケプストラムの因果部を抽出するための変換処理部と、抽出されたケプストラムの因果部から変換した時間応答に指数関数ｅ-αｎ（ここに、αは正の実数を示す）を乗算するための演算部と、指数関数が乗算された時間応答から再変換して導出されたケプストラムの因果部を奇関数として非因果部に折り返すための合成処理部と、折り返されたケプストラムからインパルス応答を復元してall-passインパルス応答の位相特性を平滑化するための復元処理部と、振幅特性が平滑化されたall-passインパルス応答から導出される近似逆フィルタとを備え、音源信号を近似逆フィルタを介して放音部から放音するものである。
【００１５】
また、本発明の音声再生装置は、音源信号を所定の受話空間内に設置された放音部から放音して各受音点における受話音声の明瞭性を高める当該装置であって、受話空間でのインパルス応答ｈ（ｎ）から最小位相インパルス応答ｈmin（ｎ）およびall-passインパルス応答ｈap（ｎ）（ここに、ｎは標本化時刻を示す）をそれぞれ抽出するための抽出部と、抽出された最小位相インパルス応答ｈmin（ｎ）に指数関数ｅ-αｎ（ここに、αは正の実数を示す）を乗算して最小位相インパルス応答の振幅特性を平滑化するための第１の演算部と、抽出されたall-passインパルス応答ｈap（ｎ）をケプストラムに変換し、変換されたケプストラムの因果部を抽出するための変換処理部と、抽出されたケプストラムの因果部から変換した時間応答に指数関数ｅ-αｎ（ここに、αは正の実数を示す）を乗算するための第２の演算部と、指数関数が乗算された時間応答から再変換して導出されたケプストラムの因果部を奇関数として非因果部に折り返すための第１の合成処理部と、折り返されたケプストラムからインパルス応答を復元してall-passインパルス応答の位相特性を平滑化するための復元処理部と、振幅特性が平滑化された最小位相インパルス応答から導出される逆フィルタおよび位相特性が平滑化されたall-passインパルス応答から導出される近似逆フィルタと、逆フィルタを介した最小位相インパルス応答と近似逆フィルタを介したall-passインパルス応答とを合成するための第２の合成処理部とを備え、第２の合成処理部を介して得られる音源信号を放音部から放音するものである。
【００１６】
また、本発明の音声再生装置は、音源信号を所定の受話空間内に設置された放音部から放音して各受音点における受話音声の明瞭性を高める当該装置であって、受話空間でのインパルス応答ｈ（ｎ）から最小位相インパルス応答ｈmin（ｎ）およびall-passインパルス応答ｈap（ｎ）（ここに、ｎは標本化時刻を示す）をそれぞれ抽出するための抽出部と、抽出された最小位相インパルス応答ｈmin（ｎ）に指数関数ｅ-αｎ（ここに、αは正の実数を示す）を乗算して最小位相インパルス応答の振幅特性を平滑化するための第１の演算部と、抽出されたall-passインパルス応答ｈap（ｎ）をケプストラムに変換し、変換されたケプストラムの因果部を抽出するための変換処理部と、抽出されたケプストラムの因果部から変換した時間応答に指数関数ｅ-αｎ（ここに、αは正の実数を示す）を乗算するための第２の演算部と、指数関数が乗算された時間応答から再変換して導出されたケプストラムの因果部を奇関数として非因果部に折り返すための合成処理部と、折り返されたケプストラムからインパルス応答を復元してall-passインパルス応答の位相特性を平滑化するための復元処理部と、振幅特性が平滑化された最小位相インパルス応答から導出される逆フィルタおよび位相特性が平滑化されたall-passインパルス応答から導出される近似逆フィルタとを備え、音源信号を逆フィルタおよび近似逆フィルタをそれぞれ介して放音部から放音するものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の音声再生方法およびその装置によれば、音源信号を所定の受話空間内に設置された放音部から放音するにあたって、伝達特性に鋭い谷を生じさせる複素平面上の零点を同平面上の単位円から遠ざけることにより、所定の受話空間でのインパルス応答ｈ（ｎ）から抽出された最小位相インパルス応答ｈmin（ｎ）（ここに、ｎは標本化時刻を示す）の振幅特性が平滑化され、振幅特性が平滑化された最小位相インパルス応答から導出される逆フィルタを使用して音源信号について逆フィルタ処理を行うことができる。これにより、所定の受話空間内の壁や天井等で反射する反響、残響等の発生の影響を受けずに各受音点における受話音声の明瞭性を高めることができ良好な音質が確保されるとともに、動作の安定性が高い逆フィルタ処理が可能となる。
【００１８】
また、本発明の音声再生方法およびその装置によれば、音源信号を所定の受話空間内に設置された放音部から放音するにあたって、伝達特性に鋭い谷を生じさせる複素平面上の零点を同平面上の単位円から遠ざけることにより、所定の受話空間でのインパルス応答ｈ（ｎ）から抽出されたall-passインパルス応答ｈap（ｎ）（ここに、ｎは標本化時刻を示す）の位相特性が平滑化され、位相特性が平滑化されたall-passインパルス応答から導出される近似逆フィルタを使用して音源信号について近似逆フィルタ処理を行うこができる。これにより、所定の受話空間内の壁や天井等で反射する反響、残響等の発生の影響を受けずに各受音点における受話音声の明瞭性を高めることができ良好な音質が確保されるとともに、動作の安定性が高い近似逆フィルタ処理が可能となる。
【００１９】
また、本発明の音声再生方法およびその装置によれば、音源信号を所定の受話空間内に設置された放音部から放音するにあたって、伝達特性に鋭い谷を生じさせる複素平面上の零点を同平面上の単位円から遠ざけることにより、所定の受話空間でのインパルス応答ｈ（ｎ）から抽出された最小位相インパルス応答ｈmin（ｎ）およびall-passインパルス応答ｈap（ｎ）（ここに、ｎは標本化時刻を示す）の位相特性がそれぞれ平滑化され、振幅特性が平滑化された最小位相インパルス応答から導出される逆フィルタを使用して逆フィルタ処理を行った最小位相インパルス応答と位相特性が平滑化されたall-passインパルス応答から導出される近似逆フィルタを使用して近似逆フィルタ処理を行ったall-passインパルス応答とを合成させて音源信号を得ることができる。これにより、所定の受話空間内の壁や天井等で反射する反響、残響等の発生の影響を受けずに各受音点における受話音声の明瞭性を高めることができ良好な音質が確保されるとともに、動作の安定性が高い逆フィルタ処理および近似逆フィルタ処理がそれぞれ可能となる。
【００２０】
さらに、本発明の音声再生方法およびその装置によれば、音源信号を所定の受話空間内に設置された放音部から放音するにあたって、伝達特性に鋭い谷を生じさせる複素平面上の零点を同平面上の単位円から遠ざけることにより、所定の受話空間でのインパルス応答ｈ（ｎ）から抽出された最小位相インパルス応答ｈmin（ｎ）およびall-passインパルス応答ｈap（ｎ）（ここに、ｎは標本化時刻を示す）の位相特性がそれぞれ平滑化され、振幅特性が平滑化された最小位相インパルス応答と位相特性が平滑化されたall-passインパルス応答から導出される近似逆フィルタを使用して音源信号について逆フィルタ処理および近似逆フィルタ処理をそれぞれ行うことができる。これにより、所定の受話空間内の壁や天井等で反射する反響、残響等の発生の影響を受けずに各受音点における受話音声の明瞭性を高めることができ良好な音質が確保されるとともに、動作の安定性が高い逆フィルタ処理および近似逆フィルタ処理がそれぞれ可能となる。。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の音声再生方法およびその装置を適用した最良の実施の形態例について、図面を参照して説明する。
【００２２】
図１は、本発明の第１〜第４の各実施例による音声再生方法を用いた音声再生装置１〜４がそれぞれ適用される当該システムの構成例を示すシステム構成図であり、図２（ａ）は、本発明の第１の実施例による音声再生方法を用いた音声再生装置１の構成を示すブロック図である。
【００２３】
［第１の実施例］
図２（ａ）のブロック図に示す音声再生装置１は、図１のシステム構成図に示すように、劇場（ホール）、部屋、車両等の室内音場や音響システム等を含む伝達系の所定の受話空間Ａ1内に設置された放音部から放音して各受音点にて受音させる、例えば、拡声スピーカＳＰ1から放音された受話音声を各マイクＭ1、Ｍ2、Ｍ3（後述する）にて受音させるための当該装置であり、所定の受話空間Ａ1内でのインパルス応答ｈ（ｎ）から最小位相インパルス応答ｈmin（ｎ）（ここに、ｎは標本化時刻を示す）を抽出するための抽出部１０と、抽出部１０を介して抽出された最小位相インパルス応答ｈmin（ｎ）に指数関数ｅ-αｎ（ここに、αは正の実数を示す）を乗算して当該最小位相インパルス応答の振幅特性を平滑化するための演算部１１と、演算部１１を介して指数関数ｅ-αｎが乗算されて振幅特性が平滑化された最小位相インパルス応答から導出され、音源信号について逆フィルタ処理を行い拡声スピーカＳＰ1から放音させるための逆フィルタ１２とを有している。
【００２４】
図１の説明図において、受話音声の音源信号として、図６の波形図に示すように連続的な時刻パラメータをもつ音源信号Ｘ（ｔ）（ここに、ｔは時刻を示す）は、アナログ／デジタル変換（詳述せず）され、離散的な時刻パラメータをもつ離散拡散信号Ｘ（ｎ）（ここに、ｎは標本化時刻を示す）で表される。この離散拡散信号Ｘ（ｎ）は、式１に示すように、角周波数ω0をもつ複素正弦信号ｅ-ｊω0tを周期（サンプル間隔）Ｔで標本化して得られる周期信号で表される。
【００２５】
【数１】
2006071775.tif 000003
【００２６】
また、所定の受話空間Ａ1内でのインパルス応答を図７（ａ）のインパルス応答波形図に示すｈ（ｎ）と仮定すると、前述の離散拡散信号Ｘ（ｎ）に対する応答Ｙ（ｎ）は、離散畳み込み演算（ここに、＊は畳み込み演算を示す）により式２で表される。
【００２７】
【数２】
2006071775.tif 000004
【００２８】
さらに、式２に表された応答Ｙ（ｎ）についてＺ変換を行うと、式３に示すような伝達関数Ｈ（Ｚ）が導出される。
【００２９】
【数３】
2006071775.tif 000005
【００３０】
この伝達関数Ｈ（Ｚ）は、Ｚを複素変数として式４が導出されるばかりでなく、図７（ｂ）の複素平面図に示すように、複素平面であるＺ平面内の|Ｚ|＝１の単位円上に表される。
【００３１】
【数４】
2006071775.tif 000006
【００３２】
ここで、伝達関数Ｈ（Ｚ）の振幅特性｜Ｈ（ｅ-jω）｜および位相特性∠Ｈ（ｅ-jω）は、図８の振幅／位相特性図にそれぞれ表される。なお、ωは規格化周波数（角周波数ω0／標本化周波数ｎ）を示している。
【００３３】
また、前述の伝達関数Ｈ（Ｚ）は式５のように表すことができ、Ｈmin（Ｚ）は伝達関数Ｈ（Ｚ）の最小位相成分（以下、最小位相伝達関数）、Ｈap（Ｚ）は伝達関数Ｈ（Ｚ）のall-pass成分（以下、all-pass伝達関数）といい、最小位相伝達関数Ｈmin（Ｚ）の零点の位置｜ｒ2｜は、図９（ａ）の複素平面図に示すように、図７（ｂ）の複素平面図に示す零点の共役逆数の位置となる。
【００３４】
【数５】
2006071775.tif 000007
【００３５】
ここで、最小位相伝達関数Ｈmin（Ｚ）およびall-pass伝達関数Ｈap（Ｚ）のうち、最小位相伝達関数Ｈmin（Ｚ）の振幅特性｜Ｈmin（ｅ-jω）｜および位相特性∠Ｈmin（ｅ-jω）は、図１０（ａ）の振幅／位相特性図にそれぞれ表される。一方、all-pass伝達関数Ｈap（Ｚ）の振幅特性｜Ｈap（ｅ-jω）-1｜＝｜Ｈap（ｅ-jω）｜＝１および位相特性∠Ｈap（ｅ-jω）は、図１０（ｂ）の振幅／位相特性図にそれぞれ表される。
【００３６】
なお、式５で表された伝達関数Ｈ（Ｚ）の周波数特性Ｈ（ω）を、式６に示すように最小位相伝達関数Ｈmin（Ｚ）の周波数特性Ｈmin（ω）とall-pass伝達関数Ｈap（Ｚ）の周波数特性Ｈap（ω）とに分離し、この周波数特性Ｈ（ω）に自然対数をとることにより、最小位相成分の自然対数およびall-pass成分の位相（φ）に分離することができる。
【００３７】
【数６】
2006071775.tif 000008
【００３８】
次に、前述のように構成された本発明の第１の実施例による音声再生装置１を用いた音声再生方法について、図２（ｂ）のフローチャート図を参照して説明する。
【００３９】
図２（ａ）のブロック図に示す音声再生装置１において、抽出部１０は、式６に示す伝達関数Ｈ（Ｚ）の周波数特性Ｈ（ω）を逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）して式７に示す全体のケプストラムＣ（ｎ）を導出する。
【００４０】
【数７】
2006071775.tif 000009
【００４１】
また、抽出部１０は、全体のケプストラムＣ（ｎ）の非因果部を奇関数として因果部に折り返した波形が図１１のインパルス応答波形図に示すようにall-passケプストラムＣap（ｎ）であることから、最小位相ケプストラムＣmin（ｎ）およびall-passケプストラムＣap（ｎ）をそれぞれ導出した後、最小位相ケプストラムＣmin（ｎ）について逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を行い、図１２のインパルス応答波形図および式８に示す最小位相インパルス応答ｈmin（ｎ）を抽出し、抽出された最小位相インパルス応答ｈmin（ｎ）を演算部１１へと出力する（ステップＳＴ1）。
【００４２】
【数８】
2006071775.tif 000010
【００４３】
また、演算部１１は、図９（ａ）の複素平面図に示す複素平面上の零点の位置を、図１３の複素平面図に示すように単位円から遠ざける、ここでは、｜ｒ3｜＜｜ｒ2｜の位置とするため、抽出部１０からの出力である最小位相インパルス応答ｈmin（ｎ）に指数関数ｅ-αn（ここに、αは正の実数を示す）、ここでは、図１４の波形図に示すように標本化時刻ｎが０から１０へと変化するにつれ振幅特性が０へと収束する特性を備えた指数関数４ｅ-In2*nを乗算することにより、図１６の振幅／位相特性図に示すように、図１０（ａ）の振幅／位相特性図と比較して振幅特性｜Ｈ'min（ｅ-jω）｜が平滑化された図１５のインパルス応答波形図および式９に示す最小位相インパルス応答ｈ'min（ｎ）が導出される（ステップＳＴ2）。
【００４４】
【数９】
2006071775.tif 000011
【００４５】
さらに、逆フィルタ１２は、演算部１１を介して導出されたインパルス応答であり、振幅特性が平滑化された最小位相インパルス応答ｈ'min（ｎ）を逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）して式１０に示すフィルタ特性の当該逆フィルタを導出し、このフィルタ特性により、受話音声の音源信号として連続的な時刻パラメータをもつ図６の波形図に示す音源信号Ｘ（ｔ）について逆フィルタ処理を行い、逆フィルタ処理が行われた音源信号Ｘ'（ｔ）を拡声スピーカＳＰ1から放音させる（ステップＳＴ3、ＳＴ4）。
【００４６】
【数１０】
2006071775.tif 000012
【００４７】
前述のように、本発明の第１の実施例による音声再生装置１を用いて、受話音声の音源信号として連続的な時刻パラメータをもつ図６の波形図に示す音源信号Ｘ（ｔ）について逆フィルタ処理を行い、逆フィルタ処理が行われた音源信号Ｘ'（ｔ）を拡声スピーカＳＰ1から放音させることにより、劇場（ホール）、部屋、車両等の室内音場や音響システム等を含む伝達系の所定の受話空間Ａ1内にて図１７の波形図に示すような壁や天井等で反射する反響、残響等が発生した場合でも、この影響を受けず、図１８の振幅／時間特性図に示すように、拡声スピーカＳＰ1の正面（０°）の位置の受音点である第１のマイクＭ1、当該拡声スピーカＳＰ1の正面（０°）から左１５°の位置の受音点である第２のマイクＭ2および当該拡声スピーカの正面（０°）から右１５°の位置の受音点である第３のマイクＭ3における受話音声の振幅特性がピークのインパルス以外平滑化され、音像のずれが発生し難くなるばかりでなく、音声明瞭度の評価関数を示すＭＴＦの値についても図１９の説明図に示すように、従来例の逆フィルタ処理が行われた場合や従来例の逆フィルタ処理が何ら行われなかった場合と比較して、第１のマイクＭ1における音声明瞭度の評価関数を示すＭＴＦの値を大きく低下させることなく、第２、第３の各マイクＭ2、Ｍ3におけるＭＴＦの値が変調周波数の大きさによらず１に近づくことにより、受話音声の明瞭度を高めることができ良好な音質が確保されるとともに、動作の安定性が高い逆フィルタ処理が可能となる。。
【００４８】
［第２の実施例］
次に、本発明の第２の実施例による音声再生方法およびその装置について説明する。
【００４９】
図３（ａ）は、本発明の第２の実施例による音声再生方法を用いた音声再生装置２の構成を示すブロック図である。
【００５０】
図３（ａ）のブロック図に示す音声再生装置２は、前述の第１の実施例と同様、図１の説明図に示すように、劇場（ホール）、部屋、車両等の室内音場や音響システム等を含む伝達系の所定の受話空間Ａ1内に設置された放音部、例えば、拡声スピーカＳＰ1から受話音声を放音するための当該装置であり、所定の受話空間Ａ1内でのインパルス応答ｈ（ｎ）からall-passインパルス応答ｈap（ｎ）（ここに、ｎは標本化時刻を示す）を抽出するための抽出部２０と、抽出部２０を介して抽出されたall-passインパルス応答ｈap（ｎ）をケプストラムに変換し、変換されたケプストラムの因果部を抽出するための変換処理部２１と、変換処理部２１を介して抽出されたケプストラムの因果部から変換される時間応答に指数関数ｅ-αｎ（ここに、αは正の実数を示す）を乗算するための演算部２２と、演算部２２を介して指数関数ｅ-αｎが乗算された時間応答から再変換して導出されるケプストラムの因果部を奇関数として非因果部に折り返すための合成処理部２３と、合成処理部２３を介して折り返されたケプストラムからインパルス応答を復元してall-passインパルス応答の位相特性を平滑化するための復元処理部２４と、復元処理部２４を介して位相特性が平滑化されたall-passインパルス応答から導出され、音源信号について近似逆フィルタ処理を行い拡声スピーカＳＰ1から放音させるための近似逆フィルタ２５とを有している。
【００５１】
ここに、「近似逆フィルタ」とは、「逆フィルタ」の学術用語に非常に似通った技術的表現であって最良近似を求めるフィルタ処理（信号処理技術）であって、以下の学術文献に記載されている用語である。
【００５２】
１．日本音響学会研究発表会講演論文集  平成８年３月、「周波数領域における再帰的な近似逆フィルタ」６１３〜６１３頁、幸田晃  宇佐川毅  江端正直
２．電子学会論文誌Ａ  １９８６年５月、「近似逆フィルタを用いたスピーカの位相ひずみの一低減法」６３７〜６４２頁、北守進
次に、前述のように構成された本発明の第２の実施例による音声再生装置２を用いた音声再生方法について、図３（ｂ）のフローチャート図を参照して説明する。
【００５３】
図３（ａ）のブロック図に示す音声再生装置２において、抽出部２０は、前述の第１の実施例と同様、式６に示す伝達関数Ｈ（Ｚ）の周波数特性Ｈ（ω）を逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）して式７に示す全体のケプストラムＣ（ｎ）を導出する。
【００５４】
また、抽出部２０は、全体のケプストラムＣ（ｎ）の非因果部を奇関数として因果部に折り返した波形が図１１のインパルス応答波形図に示すようにall-passケプストラムＣap（ｎ）であることから、最小位相ケプストラムＣmin（ｎ）およびall-passケプストラムＣap（ｎ）をそれぞれ導出した後、all-passケプストラムＣap（ｎ）について逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を行い、図２０のインパルス応答波形図および式１１に示すall-passインパルス応答ｈap（ｎ）を抽出し、抽出されたall-passインパルス応答ｈap（ｎ）を変換処理部２１へと出力する（ステップＳＴ11）。
【００５５】
【数１１】
2006071775.tif 000013
【００５６】
また、変換処理部２１は、抽出部２０を介して抽出されたall-passインパルス応答ｈap（ｎ）を、新たな周波数特性として導出される図２１のケプストラム波形図および式１２に示すケプストラムＣap（ｎ）に変換し、変換されたケプストラムの因果部Ｃap_casual（ｎ）および非因果部Ｃap_non-casual（ｎ）をそれぞれ抽出する（ステップＳＴ12）
【００５７】
【数１２】
2006071775.tif 000014
【００５８】
また、演算部２２は、図９（ｂ）の複素平面図に示す複素平面上の零点の位置を、図２２の複素平面図に示すように単位円から遠ざける、ここでは、｜ｒ4｜＞｜ｒ1｜の位置とするため、変換処理部２１からの出力であるケプストラムの因果部Ｃap_casual（ｎ）から変換される時間応答ｈap_casual（ｎ）に指数関数ｅ-αｎ（ここに、αは正の実数を示す）、ここでは、前述の第１の実施例と同様、図１４の波形図に示すように標本化時刻ｎが０から１０へと変化するにつれて振幅特性が０へと収束する特性を備えた指数関数４ｅ-In2*nを乗算して導出された時間応答ｈ'ap_casual（ｎ）から再変換することにより、図２３のケプストラム波形図および式１３に示すように位相特性が平滑化されたケプストラムの因果部Ｃ'ap_casual（ｎ）が導出される（ステップＳＴ13）。
【００５９】
【数１３】
2006071775.tif 000015
【００６０】
また、合成処理部２３は、演算部２２を介して指数関数４ｅ-In2*nが乗算された時間応答ｈ'ap_casual（ｎ）から再変換して導出されたケプストラムの因果部Ｃ'ap_casual（ｎ）を奇関数として式１４のように非因果部（ｎ＜０）に折り返し、図２４のケプストラム波形図に示すall-passケプストラムＣ'ap（ｎ）を導出する（ステップＳＴ14）。
【００６１】
【数１４】
2006071775.tif 000016
【００６２】
また、復元処理部２４は、合成処理部２３を介して導出されたall-passケプストラムＣ'ap（ｎ）からインパルス応答を復元することにより、図２６の振幅／位相特性図に示すように、図１０（ｂ）の振幅／位相特性図と比較して位相特性∠Ｈ'ap（ｅ-ｊω）が平滑化された図２５のインパルス応答波形図および式１５に示すall-passインパルス応答ｈ'ap（ｎ）が復元（導出）される（ステップＳＴ15）。
【００６３】
【数１５】
2006071775.tif 000017
【００６４】
さらに、近似逆フィルタ２５は、復元処理部２４を介して復元（導出）されたインパルス応答であり、位相特性が平滑化されたall-passインパルス応答ｈ'ap（ｎ）を逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）して式１６に示すフィルタ特性の当該近似逆フィルタを導出し、このフィルタ特性により、受話音声の音源信号として連続的な時刻パラメータをもつ図６の波形図に示す音源信号Ｘ（ｔ）について近似逆フィルタ処理を行い、近似逆フィルタ処理が行われた音源信号Ｘ''（ｔ）を拡声スピーカＳＰ1から放音させる（ステップＳＴ16、ＳＴ17）。
【００６５】
なお、式１６において、Ｎは標本化の番号を示している。
【００６６】
【数１６】
2006071775.tif 000018
【００６７】
前述のように、本発明の第２の実施例による音声再生装置２を用いて、受話音声の音源信号として連続的な時刻パラメータをもつ図６の波形図に示す音源信号Ｘ（ｔ）について近似逆フィルタ処理を行い、近似逆フィルタ処理が行われた音源信号Ｘ''（ｔ）を拡声スピーカＳＰ1から放音させることにより、前述の第１の実施例と同様な効果、すなわち、劇場（ホール）、部屋、車両等の室内音場や音響システム等を含む伝達系の所定の受話空間Ａ1内にて図１７の波形図に示すような壁や天井等で反射する反響、残響等が発生した場合でも、この影響を受けず、第１のマイクＭ1における音声明瞭度の評価関数を示すＭＴＦの値を大きく低下させることなく、第２、第３の各マイクＭ2、Ｍ3におけるＭＴＦの値が変調周波数の大きさによらず１に近づくことにより、受話音声の明瞭度を高めることが期待でき良好な音質が確保されるとともに、動作の安定性が高い近似逆フィルタ処理が可能となる。
【００６８】
[第３の実施例]
次に、本発明の第３の実施例による音声再生方法およびその装置について説明する。
【００６９】
図４（ａ）は、本発明の第３の実施例による音声再生方法を用いた音声再生装置３の構成を示すブロック図である。
【００７０】
図４（ａ）のブロック図に示す音声再生装置３は、前述の第１、第２の各実施例と同様、図１のシステム説明図に示すように、劇場（ホール）、部屋、車両等の室内音場や音響システム等を含む伝達系の所定の受話空間Ａ1内に設置された放音部、例えば、拡声スピーカＳＰ1から受話音声を放音するための当該装置であり、所定の受話空間Ａ1内でのインパルス応答ｈ（ｎ）から最小位相インパルス応答ｈmin(ｎ)およびall-passインパルス応答ｈap（ｎ）（ここに、ｎは標本化時刻を示す）をそれぞれ抽出するための抽出部３０と、抽出部３０を介して抽出された最小位相インパルス応答ｈmin（ｎ）に指数関数ｅ-αｎ（ここに、αは正の実数を示す）を乗算して当該最小位相インパルス応答の振幅特性を平滑化するための第１の演算部３１と、抽出部３０を介して抽出されたall-passインパルス応答ｈap（ｎ）をケプストラムに変換し、変換されたケプストラムの因果部を抽出するための変換処理部３２と、変換処理部３２を介して抽出されたケプストラムの因果部から変換される時間応答に指数関数ｅ-αｎ（ここに、αは正の実数を示す）を乗算するための第２の演算部３３と、第２の演算部３３を介して指数関数ｅ-αｎが乗算された時間応答から再変換して導出されるケプストラムの因果部を奇関数として非因果部に折り返すための第１の合成処理部３４と、第１の合成処理部３４を介して折り返されたケプストラムからインパルス応答を復元してall-passインパルス応答の位相特性を平滑化するための復元処理部３５と、第１の演算部３１を介して指数関数ｅ-αｎが乗算されて振幅特性が平滑化された最小位相インパルス応答から導出され、最小位相インパルス応答ｈmin（ｎ）について逆フィルタ処理を行うための逆フィルタ３６と、復元処理部３５を介して位相特性が平滑化されたall-passインパルス応答から導出され、all-passインパルス応答ｈap（ｎ）について近似逆フィルタ処理を行うための近似逆フィルタ３７と、逆フィルタ３６を介して逆フィルタ処理が行われた最小位相インパルス応答と近似逆フィルタ３７を介して近似逆フィルタ処理が行われたall-passインパルス応答とを合成し、合成して得られる音源信号を拡声スピーカＳＰ1から放音させるための第２の合成処理部３８とを有している。
【００７１】
次に、前述のように構成された本発明の第３の実施例による音声再生装置３を用いた音声再生方法について、図４（ｂ）のフローチャート図を参照して説明する。
【００７２】
図４（ａ）のブロック図に示す音声再生装置３において、抽出部３０は、前述の第１、第２の各実施例と同様、式６に示す伝達関数Ｈ（Ｚ）の周波数特性Ｈ（ω）を逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）して式７に示す全体のケプストラムＣ（ｎ）を導出する。
【００７３】
また、抽出部３０は、全体のケプストラムＣ（ｎ）の非因果部を奇関数として因果部に折り返した波形が図１１のインパルス応答波形図に示すようにall-passケプストラムＣap（ｎ）であることから、最小位相ケプストラムＣmin（ｎ）およびall-passケプストラムＣap（ｎ）をそれぞれ導出した後、最小位相ケプストラムＣmin（ｎ）およびall-passケプストラムＣap（ｎ）について逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を行い、図１２のインパルス応答波形図および式８に示す最小位相インパルス応答ｈmin（ｎ）、図２０のインパルス応答波形図および式１１に示すall-passインパルス応答ｈap（ｎ）をそれぞれ抽出し、抽出された最小位相インパルス応答ｈmin（ｎ）およびall-passインパルス応答ｈap（ｎ）のうち最小位相インパルス応答ｈmin（ｎ）を第１の演算部３１へと出力するとともに、all-passインパルス応答ｈap（ｎ）は変換処理部３２へと出力する（ステップＳＴ21）。
【００７４】
また、第１の演算部３１は、前述の第１の実施例に適用された演算部１１と同様、図９（ａ）の複素平面図に示す複素平面上の零点の位置を、図１３の複素平面図に示すように単位円から遠ざける、ここでは、｜ｒ3｜＜｜ｒ2｜の位置とするため、抽出部３０からの出力である最小位相インパルス応答ｈmin（ｎ）に指数関数ｅ-αｎ（ここに、αは正の実数を示す）、ここでは、図１４の波形図に示すように標本化時刻ｎが０から１０へと変化するにつれ振幅特性が０へと収束する特性を備えた指数関数４ｅ-In2*nを乗算することにより、図１６の振幅／位相特性図に示すように、図１０（ａ）の振幅／位相特性図と比較して振幅特性｜Ｈ'min（ｅ-ｊω）｜が平滑化された図１５のインパルス応答波形図および式９に示す最小位相インパルス応答ｈ'min（ｎ）が導出される（ステップＳＴ22）。
【００７５】
また、変換処理部３２は、前述の第２の実施例に適用された変換処理部２１と同様、抽出部３０を介して抽出されたall-passインパルス応答ｈap（ｎ）を、新たな周波数特性として導出される図２１のケプストラム波形図および式１２に示すケプストラムＣap（ｎ）に変換し、変換されたケプストラムの因果部Ｃap_casual（ｎ）および非因果部Ｃap_non-casual（ｎ）をそれぞれ抽出する（ステップＳＴ23）
また、第２の演算部３３は、前述の第２の実施例に適用された演算部２２と同様、図９（ｂ）の複素平面図に示す複素平面上の零点の位置を、図２２の複素平面図に示すように単位円から遠ざける、ここでは、｜ｒ4｜＞｜ｒ1｜の位置とするため、変換処理部３２からの出力であるケプストラムの因果部Ｃap_casual（ｎ）から変換される時間応答ｈap_casual（ｎ）に指数関数ｅ-αｎ（ここに、αは正の実数を示す）、ここでは、前述の第１、第２の各実施例と同様、図１４の波形図に示すように標本化時刻ｎが０から１０へと変化するにつれて振幅特性が０へと収束する特性を備えた指数関数４ｅ-In2*nを乗算して導出された時間応答ｈ'ap_casual（ｎ）から再変換することにより、図２３のケプストラム波形図および式１３に示すように位相特性が平滑化されたケプストラムの因果部Ｃ'ap_casual（ｎ）が導出される（ステップＳＴ24）。
【００７６】
また、第１の合成処理部３４は、前述の第２の実施例に適用された合成処理部２３と同様、第２の演算部３３を介して指数関数４ｅ-In2*nが乗算された時間応答ｈ'ap_casual（ｎ）から再変換して導出されたケプストラムの因果部Ｃ'ap_casual（ｎ）を奇関数として式１４のように非因果部（ｎ＜０）に折り返し、図２４のケプストラム波形図に示すall-passケプストラムＣ'ap（ｎ）を導出する（ステップＳＴ25）。
【００７７】
また、復元処理部３５は、前述の第２の実施例に適用された復元処理部２４と同様、第１の合成処理部３４を介して導出されたall-passケプストラムＣ'ap（ｎ）からインパルス応答を復元することにより、図２６の振幅／位相特性図に示すように、図１０（ｂ）の振幅／位相特性図と比較して位相特性∠Ｈ'ap（ｅ-ｊω）が平滑化された図２５のインパルス応答波形図および式１５に示すall-passインパルス応答ｈ'ap（ｎ）が復元（導出）される（ステップＳＴ26）。
【００７８】
また、逆フィルタ３６は、第１の演算部３１を介して導出されたインパルス応答であり、振幅特性が平滑化された最小位相インパルス応答ｈ'min（ｎ）を逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）して式１０に示すフィルタ特性の当該逆フィルタを導出し、このフィルタ特性により、図１２のインパルス応答波形図に示す最小位相インパルス応答ｈmin（ｎ）について逆フィルタ処理を行う（ステップＳＴ27、ＳＴ28）。
【００７９】
また、近似逆フィルタ３７は、復元処理部３５を介して復元（導出）されたインパルス応答であり、位相特性が平滑化されたall-passインパルス応答ｈ'ap（ｎ）を逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）して式１６に示すフィルタ特性の当該近似逆フィルタを導出し、このフィルタ特性により、図２０のインパルス応答波形図に示すall-passインパルス応答ｈap（ｎ）について近似逆フィルタ処理を行う（ステップＳＴ29、ＳＴ30）。
【００８０】
さらに、第２の合成処理部３８は、逆フィルタ３６を介して逆フィルタ処理が行われた最小位相インパルス応答と近似逆フィルタ３７を介して近似逆フィルタ処理が行われたall-passインパルス応答とを合成し、合成して得られた音源信号Ｘ'''（ｔ）を拡声スピーカＳＰ1から放音させる（ステップＳＴ31）。
【００８１】
前述のように、本発明の第３の実施例による音声再生装置３を用いて、受話音声の音源信号として連続的な時刻パラメータをもつ図６の波形図に示す音源信号Ｘ（ｔ）について逆フィルタ処理および近似逆フィルタ処理をそれぞれ行い、各処理後のデータを合成して得られた音源信号Ｘ'''（ｔ）を拡声スピーカＳＰ1から放音させることにより、、前述の第１、第２の各実施例と同様な効果、すなわち、劇場（ホール）、部屋、車両等の室内音場や音響システム等を含む伝達系の所定の受話空間Ａ1内にて図１７の波形図に示すような壁や天井等で反射する反響、残響等が発生した場合でも、この影響を受けず、第１のマイクＭ1における音声明瞭度の評価関数を示すＭＴＦの値を大きく低下させることなく、第２、第３の各マイクＭ2、Ｍ3におけるＭＴＦの値が変調周波数の大きさによらず１に近づくことにより、受話音声の明瞭度を高めることが期待でき良好な音質が確保されるとともに、動作の安定性が高い逆フィルタ処理および近似逆フィルタ処理がそれぞれ可能となる。
【００８２】
[第４の実施例]
次に、本発明の第４の実施例による音声再生方法およびその装置について説明する。
【００８３】
図５（ａ）は、本発明の第４の実施例による音声再生方法を用いた音声再生装置４の構成を示すブロック図である。
【００８４】
図５（ａ）のブロック図に示す音声再生装置４は、前述の第１〜第３の各実施例と同様、図１のシステム説明図に示すように、劇場（ホール）、部屋、車両等の室内音場や音響システム等を含む伝達系の所定の受話空間Ａ1内に設置された放音部、例えば、拡声スピーカＳＰ1から受話音声を放音するための当該装置であり、前述の第３の実施例に適用された抽出部３０、第１の演算部３１、変換処理部３２、第２の演算部３３、（第１の）合成処理部３３、復元処理部３５と、第１の演算部３１を介して指数関数ｅ-αｎが乗算されて振幅特性が平滑化された最小位相インパルス応答から導出され、音源信号について逆フィルタ処理を行うための逆フィルタ４０と、復元処理部３５を介して位相特性が平滑化されたall-passインパルス応答から導出され、音源信号について近似逆フィルタ処理を行うための近似逆フィルタ４１とを有している。
【００８５】
次に、前述のように構成された本発明の第４の実施例による音声再生装置４を用いた音声再生方法を、図５（ｂ）のフローチャート図を参照して説明する。
【００８６】
なお、本発明の第４の実施例による音声再生装置４を用いた音声再生方法を説明するにあたり、前述の第３の実施例における動作と重複する部分、すなわち、図４（ｂ）および図５（ｂ）の各フローチャート図に示すステップＳＴ21〜ＳＴ27までの動作とステップＳＴ29の動作はそれぞれ同様であることから説明は省略する。
【００８７】
図５（ａ）のブロック図に示す音声再生装置４において、逆フィルタ４０は、第１の演算部３１を介して導出されたインパルス応答であり、振幅特性が平滑化された（図１５のインパルス応答波形図および式９に示す）最小位相インパルス応答ｈ'min（ｎ）を逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）して式１０に示すフィルタ特性の当該逆フィルタを導出し、このフィルタ特性により、受話音声の音源信号として連続的な時刻パラメータをもつ図６の波形図に示す音源信号Ｘ（ｔ）について逆フィルタ処理を行い、近似逆フィルタ４１へと出力する（ステップＳＴ40）。
【００８８】
また、近似逆フィルタ４１は、復元処理部３５を介して導出（復元）されたインパルス応答であり、位相特性が平滑化された（図２５のインパルス応答波形図および式１５に示す）ａll-passインパルス応答ｈ'ap（ｎ）を逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）して式１６に示すフィルタ特性の当該近似逆フィルタを導出し、このフィルタ特性により、逆フィルタ４０を介して逆フィルタ処理が行われた当該音源信号について近似逆フィルタ処理を行い、近似逆フィルタ処理が行われた音源信号Ｘ''''（ｔ）を拡声スピーカＳＰ1から放音させる（ステップＳＴ41）。
【００８９】
なお、前述の説明では、受話音声の音源信号として連続的な時刻パラメータをもつ図６の波形図に示す音源信号Ｘ（ｔ）を拡声スピーカＳＰ1から放音させるあたり、この音源信号Ｘ（ｔ）について逆フィルタ４０を介して逆フィルタ処理を行った後、近似逆フィルタ４１を介して近似逆フィルタ処理を行ったが、この順序に限定されず、音源信号Ｘ（ｔ）について近似逆フィルタ４１を介して近似逆フィルタ処理を行った後、逆フィルタ４０を介して逆フィルタ処理を行い、逆フィルタ処理が行われた音源信号Ｘ'''''（ｔ）を拡声スピーカＳＰ1から放音させることもできる（ステップＳＴ42、ＳＴ43）。
【００９０】
前述のように、本発明の第４の実施例による音声再生装置４を用いて、受話音声の音源信号として連続的な時刻パラメータをもつ図６の波形図に示す音源信号Ｘ（ｔ）について逆フィルタ処理および近似逆フィルタ処理をそれぞれ行い、逆フィルタ処理および近似逆フィルタ処理がそれぞれ行われた音源信号Ｘ''''（ｔ）またはＸ'''''（ｔ）を拡声スピーカＳＰ1から放音させることにより、前述の第１〜第３の各実施例と同様な効果、すなわち、劇場（ホール）、部屋、車両等の室内音場や音響システム等を含む伝達系の所定の受話空間Ａ1内にて図１７の波形図に示すような壁や天井等で反射する反響、残響等が発生した場合でも、この影響を受けず、第１のマイクＭ1における音声明瞭度の評価関数を示すＭＴＦの値を大きく低下させることなく、第２、第３の各マイクＭ2、Ｍ3におけるＭＴＦの値が変調周波数の大きさによらず１に近づくことにより、受話音声の明瞭度を高めることが期待でき良好な音質が確保されるとともに、動作の安定性が高い逆フィルタ処理および近似逆フィルタ処理がそれぞれ可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明の第１〜第４の各実施例による音声再生装置１〜４を用いた音声再生方法によれば、受話音声の音源信号として連続的な時刻パラメータをもつ図６の波形図に示す音源信号Ｘ（ｔ）を拡声スピーカＳＰ1から放音するにあたり、各受音点としてマイクＭ1、Ｍ2、Ｍ3を適用させたが、これに限定されず、人間の聴覚も好適とされ受話音声の明瞭度を高めることができ良好な音質が確保される。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】図１は、本発明の第１〜第４の各実施例による音声再生方法およびその装置が適用されるシステムの構成例を示すシステム構成図である。
【図２】図２（ａ）は、本発明の第１の実施例による音声再生装置の構成を示すブロック図であり、図２（ｂ）は、その音声再生方法を示すフローチャート図である。
【図３】図３（ａ）は、本発明の第２の実施例による音声再生装置の構成を示すブロック図であり、図３（ｂ）は、その音声再生方法を示すフローチャート図である。
【図４】図４（ａ）は、本発明の第３の実施例による音声再生装置の構成を示すブロック図であり、図４（ｂ）は、その音声再生方法を示すフローチャート図である。
【図５】図５（ａ）は、本発明の第４の実施例による音声再生装置の構成を示すブロック図であり、図５（ｂ）は、その音声再生方法を示すフローチャート図である。
【図６】図６は、受話音声の音源信号Ｘ（ｔ）の一例を示す波形図である。
【図７】図７（ａ）は、伝達関数Ｈ（Ｚ）から導出されたインパルス応答ｈ（ｎ）を示すインパルス応答波形図であり、図７（ｂ）は、その伝達関数Ｈ（Ｚ）の極点および零点の配置を複素平面上にそれぞれ表した複素平面図である。
【図８】図８は、伝達関数Ｈ（Ｚ）の振幅／位相特性図である。
【図９】図９（ａ）は、最小位相伝達関数Ｈmin（Ｚ）の極点および零点の配置を複素平面上にそれぞれ表した複素平面図であり、図９（ｂ）は、all-pass伝達関数Ｈall（Ｚ）の極点および零点の配置を複素平面上にそれぞれ表した複素平面図である。
【図１０】図１０（ａ）は、図９（ａ）に示す最小位相伝達関数Ｈmin（Ｚ）の振幅／位相特性図であり、図１０（ｂ）は、図９（ｂ）に示すall-pass伝達関数Ｈall（Ｚ）の振幅／位相特性図である。
【図１１】図１１は、全体のケプストラムＣ（ｎ）の一例を示すケプストラム波形図である。
【図１２】図１２は、最小位相インパルス応答ｈmin（Ｚ）を示すインパルス応答波形図である。
【図１３】図１３は、最小位相インパルス応答ｈmin（Ｚ）に（指数関数ｅ-αｎの一例として、）指数関数４ｅ-In2*nを乗算させた際の極点および零点の配置を複素平面上にそれぞれ表した複素平面図である。
【図１４】図１４は、指数関数ｅ-αｎの一例として、指数関数４ｅ-In2*nを示す波形図である。
【図１５】図１５は、指数関数４ｅ-In2*nが乗算された最小位相インパルス応答ｈ'min（Ｚ）を示すインパルス応答波形図である。
【図１６】図１６は、指数関数４ｅ-In2*nが乗算された最小位相インパルス応答ｈ'min（Ｚ）の振幅／位相特性図である。
【図１７】図１７は、所定の受話空間Ａ1内にて発生する反響、残響等の一例を示す波形図である。
【図１８】図１８は、本発明の第１の実施例による音声再生方法およびその装置において各受音点Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3の受話音声を示す振幅／時間特性図である。
【図１９】図１９は、本発明の第１の実施例による音声再生方法およびその装置において各受音点Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3の音声明瞭度（ＭＴＦ）の値と、従来例に開示された逆フィルタ処理が適用されるシステムにおいて各受音点Ｍ101、Ｍ102、Ｍ103の音声明瞭度の値と、従来例に開示された逆フィルタ処理が何ら行われなかった場合における各受音点Ｍ101、Ｍ102、Ｍ103の音声明瞭度の関係を示す説明図である。
【図２０】図２０は、all-passインパルス応答ｈap（Ｚ）を示すインパルス応答波形図である。
【図２１】図２１は、all-passケプストラムＣap（ｎ）および当該all-passケプストラムの因果部Ｃap_casual（ｎ）を示すケプストラム波形図である。
【図２２】図２２は、all-passケプストラムの因果部Ｃap_casual（ｎ）から導出される時間応答ｈap_casual（ｎ）に指数関数４ｅ-In2*nを乗算させた際の極点および零点の配置を複素平面上にそれぞれ表した複素平面図である。
【図２３】図２３は、指数関数４ｅ-In2*nが乗算された時間応答ｈ'ap_casual（ｎ）から再変換して導出されるall-passケプストラムの因果部Ｃ'ap_casual（ｎ）を示すケプストラム波形図である。
【図２４】図２４は、all-passケプストラムの因果部Ｃ'ap_casual（ｎ）を因果部へと折り返した際のall-passケプストラムＣ'ap（ｎ）を示すケプストラム波形図である。
【図２５】図２５は、all-passケプストラムＣ'ap（ｎ）を復元させたall-passインパルス応答ｈ'ap（ｎ）を示すインパルス応答波形図である。
【図２６】図２６は、all-passインパルス応答ｈ'ap（ｎ）の振幅／位相特性図である。
【図２７】図２７は、従来例に開示された逆フィルタ処理が適用されるシステムの構成例を示すシステム構成図である。
【図２８】図２８は、従来例に開示された逆フィルタ処理が適用されるシステムにおいて各受音点Ｍ101、Ｍ102、Ｍ103の受話音声を示す振幅／時間特性図である。
【符号の説明】
【００９３】
Ａ1……所定の受話空間
ＳＰ1……拡声スピーカ（放音部）
Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3……各マイク（各受音点）
１０、２０、３０……抽出部
１１、２２……演算部
１２、３６、４０……逆フィルタ
２１、３２……変換処理部
２３……合成処理部
２４、３５……復元処理部
２５、３７、４１……近似逆フィルタ
３１……第１の演算部
３３……第２の演算部
３４……第１の合成処理部（合成処理部）
３８……第２の合成処理部
【図１】
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【図２】
2006071775.tif 000020
【図３】
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【図４】
2006071775.tif 000022
【図５】
2006071775.tif 000023
【図６】
2006071775.tif 000024
【図７】
2006071775.tif 000025
【図８】
2006071775.tif 000026
【図９】
2006071775.tif 000027
【図１０】
2006071775.tif 000028
【図１１】
2006071775.tif 000029
【図１２】
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【図１３】
2006071775.tif 000031
【図１４】
2006071775.tif 000032
【図１５】
2006071775.tif 000033
【図１６】
2006071775.tif 000034
【図１７】
2006071775.tif 000035
【図１８】
2006071775.tif 000036
【図１９】
2006071775.tif 000037
【図２０】
2006071775.tif 000038
【図２１】
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【図２２】
2006071775.tif 000040
【図２３】
2006071775.tif 000041
【図２４】
2006071775.tif 000042
【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
2006071775.tif 000045
【図２８】
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