(57)【要約】【課題】仮想音源により聴取者に臨場感を与えるオーディオ信号出力装置において、聴取者が簡単にサラウンドチャンネルの仮想音源の位置を変更することができ、理想的な音響空間で臨場感を得ることを目的とする。【解決手段】映画ソフトのオーディオ信号の場合、聴取者に対し第一の位置にサラウンド音の仮想音源が定位する第１フィルタ係数群のフィルタ係数を用いて各チャンネルのフィルタ部によりそれぞれのチャンネルのオーディオ信号にフィルタリング処理を施し、音楽ソフトのオーディオ信号の場合、聴取者に対し第二の位置にサラウンド音の仮想音源が定位する第２フィルタ係数群のフィルタ係数を用いて各チャンネルのフィルタ部によりそれぞれのチャンネルのオーディ信号にフィルタリング処理を施することにより、聴取者が理想的な音響空間で臨場感を得ることができる。【選択図】      図１
2006339694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
聴取者の前方に配置された複数スピーカからオーディオ信号を出力し、聴取者の周囲に仮想音源を定位させ聴取者に臨場感を与えるオーディオ信号出力装置において、入力するオーディオ信号が映画ソフトのオーディオ信号であるか音楽ソフトのオーディオ信号であるかを選択する選択スイッチを有し、当該選択スイッチで選択されたオーディオ信号を特定する指示信号を出力する操作部と、前記操作部から入力される指示信号に基づいて映画ソフトのオーディオ信号或いは音楽ソフトのオーディオ信号を特定する制御信号を出力する制御部と、聴取者に対し第１の位置にサラウンドレフトチャンネル及びサラウンドライトチャンネルのオーディオ信号の仮想音源を定位させる第１フィルタ係数群と聴取者に対し第２の位置にサラウンドレフトチャンネル及びサラウンドライトチャンネルのオーディオ信号の仮想音源を定位させる第２フィルタ係数群とを記憶するフィルタ係数メモリと、入力した複数チャンネルのデジタルオーディオ信号のそれぞれに対しフィルタリング処理を行う複数のフィルタ部と当該複数のフィルタ部から出力された複数チャンネルのデジタルオーディオ信号を加算する加算処理部とを備える信号処理部と、前記信号処理部から入力するデジタルオーディオ信号をアナログオーディオ信号に変換し増幅して出力する出力部とを備え、前記信号処理部は、前記制御部からの制御信号に基づいて前記フィルタ係数メモリから第１フィルタ係数群或いは第２フィルタ係数群のフィルタ係数を読み込み、前記複数のフィルタ部により各チャンネルのデジタルオーディオ信号にフィルタリング処理を施した後、前記複数のフィルタ部からの出力信号を加算して出力することを特徴とするオーディオ信号出力装置。
【請求項２】
請求項１記載のオーディオ信号出力装置において、前記フィルタ係数メモリは、聴取者の前方を基準とし水平方向の＋８５〜＋９５度及び−８５〜−９５度の位置で、且つ、聴取者の耳の位置を基準として垂直方向で＋２５度〜＋３５度の位置である第１の位置に、サラウンドレフトチャンネル及びサラウンドライトチャンネルのオーディオ信号の仮想音源を定位させる第１フィルタ係数群と、聴取者の前方を基準とし水平方向の＋１１５度〜＋１２５度及び−１１５度〜−１２５度の位置で、且つ、聴取者の耳の位置を基準として垂直方向で−５度〜＋５度の位置である第２の位置に、サラウンドレフトチャンネル及びサラウンドライトチャンネルのオーディオ信号の仮想音源を定位させる第２フィルタ係数群とを備えることを特徴とするオーディオ信号出力装置。
【請求項３】
離散ＯＳＤシステムを構成する複数の一対のスピーカに供給される離散ＯＳＤ（discrete Optimal Sound Distribution）処理を施したオーディオ信号を出力するオーディオ信号出力装置であって、聴取者に対し第１の位置に複数チャンネルのデジタルオーディオのうちのサラウンドレフトチャンネル及びサラウンドライトチャンネルのオーディオ信号の仮想音源を定位させる第１フィルタ係数群と聴取者に対し第２の位置に複数チャンネルのデジタルオーディオのうちのサラウンドレフトチャンネル及びサラウンドライトチャンネルのオーディオ信号の仮想音源を定位させる第２フィルタ係数群とを記憶するフィルタ係数メモリと、入力するオーディオ信号が映画ソフトのオーディオ信号或いは音楽ソフトのオーディオ信号であるかに基づいて前記フィルタ係数メモリから第１フィルタ係数群或いは第２フィルタ係数群のフィルタ係数を読み込み、各フィルタ部により各チャンネルのデジタルオーディオ信号にフィルタリング処理を施す複数のフィルタ部と、前記複数のフィルタ部から出力されるオーディオ信号に離散ＯＳＤ原理に基づく理想的なスピーカ位置と実際のスピーカ位置との距離のずれを補正したオーディオ信号を生成するＯＳＤ処理部とを備えることを特徴とするオーディオ信号処理装置。
【請求項４】
請求項３記載のオーディオ信号出力装置において、前記フィルタ係数メモリは、聴取者の前方を基準とし水平方向の＋８５〜＋９５度及び−８５〜−９５度の位置で、且つ、聴取者の耳の位置を基準として垂直方向で＋２５度〜＋３５度の位置である第１の位置に、サラウンドレフトチャンネル及びサラウンドライトチャンネルのオーディオ信号の仮想音源を定位させる第１フィルタ係数群と、聴取者の前方を基準とし水平方向の＋１１５度〜＋１２５度及び−１１５度〜−１２５度の位置で、且つ、聴取者の耳の位置を基準として垂直方向で−５度〜＋５度の位置である第２の位置に、サラウンドレフトチャンネル及びサラウンドライトチャンネルのオーディオ信号の仮想音源を定位させる第２フィルタ係数群とを備えることを特徴とするオーディオ信号出力装置。
【請求項５】
請求項３記載のオーディオ信号出力装置において、さらに、処理すべきオーディオ信号のサンプリング周波数を判別する周波数判別部を備え、前記ＯＳＤ処理部は、前記周波数判別部が判別したサンプリング周波数に基づき該サンプリング周波数に応じた量を補整したオーディオ信号を生成することを特徴とするオーディオ信号出力装置。
【請求項６】
請求項３乃至５に記載のオーディオ信号出力装置において、さらに、処理すべきオーディオ信号を記録媒体から再生する再生部を備えることを特徴とするオーディオ信号出力装置。
【請求項７】
請求項３乃至６に記載のオーディオ信号出力部において、さらに、オーディオ信号とともに入力される映像信号に基づく映像を表示する表示部を備えることを特徴とするオーディオ信号出力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オーディオ信号を出力するオーディオ信号出力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、立体的音響空間を再現し、聴取者が臨場感を得ることができる技術として、マルチャンチャンネルサラウンド技術がある。マルチチャンネルサラウンド技術を利用した音響再生システムの一例としては、聴取者の周辺に複数のスピーカを配置し、各スピーカからそれぞれのスピーカに対応したオーディオ信号を出力するサラウンドシステムがある。このような、サラウンドシステムとして、例えば、５．１チャンネルサラウンドシステムがある。
【０００３】
図１２は、国際通信連合（International Telecommunications Union：ＩＴＵ）−Ｒ勧告により推奨される５．１チャンネルサラウンドシステムを説明する図である。
５．１チャンネルサラウンドシステムでは、図１２に示すように配置されたスピーカからオーディオ信号が出力されることを想定し、各チャンネルのオーディオ信号が生成される。
【０００４】
具体的には、聴取者の前方を０度とした場合、水平方向について、センター（Center：Ｃ）スピーカは０度の位置に配置され、フロントレフト（Front Left:ＦＬ）スピーカは−３０度の位置に配置され、フロントライト（Front Right：ＦＲ）スピーカは＋３０度の位置に配置される。また、サラウンドレフト（Surround Left：ＳＬ）スピーカは−１００度〜−１２０度の位置に配置され、サラウンドライト（Surround Right：ＳＲ）スピーカは＋１００度〜＋１２０度の位置に配置される。サブウーハ（Sub Woofer：ＳＷ）スピーカは、低音域用スピーカであり、低音域は指向性が低いため、スピーカが配置される位置は特定されない。
【０００５】
また、スピーカの高さは、フロントスピーカ（ＦＬスピーカ、ＦＲスピーカ）については聴取者の耳の高さの位置、サラウンドスピーカ（ＳＬスピーカ、ＳＲスピーカ）については聴取者の耳の高さの位置、或いは、聴取者の耳の高さより高い位置に、耳の方向に傾けて配置することを想定している。
【０００６】
この５．１チャンネルサラウンドシステムでは、聴取者の周囲の所定の位置にそれぞれスピーカを配置することが前提となっている。しかし、部屋の大きさなどの制限により、サラウンドスピーカ（ＳＬスピーカ、ＳＲスピーカ）を設置できない場合、或いは、サラウンドスピーカを設置できても前述した想定されている位置に設置できない場合には、理想的な立体音響空間が再現されず、聴取者が得る臨場感（サラウンド効果）が低減することがある。
【０００７】
このため、最近では、聴取者の前方に配置した１組のスピーカ（例えば、ＦＬチャンネルスピーカ、ＦＲチャンネルスピーカ）を用い、聴取者の周囲に仮想音源を定位させ、仮想音源からの音により聴取者が臨場感を得ることができるバーチャルサラウンド技術がある。このバーチャルサラウンド技術を利用した音響再生システムが、特許文献１や特許文献２に開示されている。
【０００８】
特許文献１又は特許文献２に開示されている技術は、バイノーラル録音技術を用いたものである。バイノーラル録音技術は、複数のスピーカから出力された音が聴取者の耳の位置に到達するまでの頭部伝達関数（Head Related Transfer Functions：ＨＲＴＦ）を求め、オーディオ信号再生時に頭部伝達関数を用いてオーディオ信号に信号処理を施すことにより、聴取者の周囲の特定の位置に仮想音源を定位させ、聴取者が臨場感を得ることができる立体音響空間を再現することができる。このことにより、聴取者の周囲にＳＬスピーカ及びＳＲスピーカを配置することなく、ＦＬスピーカ及びＦＲスピーカのみを配置しても理想的な立体音響空間を再現でき、聴取者が臨場感を得ることができる。
【０００９】
【特許文献１】特表２００４−５１１１８
【特許文献２】特表２００５−５０５２１８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、前述した特許文献１及び特許文献２に開示されているバーチャルサラウンド技術を用いたサラウンドシステムの場合、再生するコンテンツの種類（映画或いは音楽）に拘わらず、仮想音源が定位する位置がＩＴＵ−Ｒ勧告により推奨される特定の位置に固定されているため、再生するコンテンツに応じた理想的な立体音響空間を再現できず、聴取者が得る臨場感が低減する場合がある。
【００１１】
一般に、映画を記録した記録媒体（例えば、デジタルバーサタイル（Digital Versatile Disc：ＤＶＤ））には、映画館で映画が上映される事を想定して制作されたマスターテープに記録されたデータが用いられる。映画館では、聴取者の横にスピーカが配置され、そのスピーカは、聴取者の耳より高い位置に配置され、聴取者の耳に向けて下向きに傾けて配置されている。このため、映画を記録した記録媒体をバーチャルサラウンドシステムで再生する際に、サラウンドチャンネル（ＳＬチャンネル及びＳＲチャンネル）の仮想音源は、聴取者の耳より高い位置に配置されていることが理想的である。
【００１２】
前述のように映画を記録した記録媒体には、サラウンドチャンネルの音源が聴取者の耳より高い位置であることを理想の位置としてオーディオ信号が録音されているが、楽曲のプロモーションビデオやコンサートのライブ録音を記録した記録媒体では、映画館で上映されることを想定して製作されていない。一般的に、聴取者が、楽曲のプロモーションビデオのオーディオ信号を聴取する場合、或いは、コンサートホールでオーディオ信号を聴取する場合、聴取者の前方に配置されたスピーカ或いは聴取者の横に配置されたスピーカは、聴取者のほぼ耳の高さの位置に配置され、聴取者の耳より高い位置からオーディオ信号が聞こえることがない。
【００１３】
このため、楽曲のプロモーションビデオやコンサートのライブ録音を記録した記録媒体をバーチャルサラウンドシステムで再生した場合、サラウンドチャンネルの仮想音源が聴取者の耳より高い位置に定位し、サラウンドチャンネルのオーディオ信号が聴取者の耳より高い位置から聞こえた場合、聴取者に違和感を与える。したがって、バーチャルサラウンドシステムにおいて、映画を記録した記録媒体を再生した場合には、聴取者が理想的な立体音響空間により臨場感を得ることができるが、楽曲のプロモーションビデオやコンサートのライブ録音を記録した記録媒体を再生した場合、理想的な立体音響空間が再現されないため、聴取者が得る臨場感が低減する。
【００１４】
また、このようなバーチャルサラウンドシステムにおいて、聴取者の周囲に定位させる仮想音源の位置を聴取者が簡単に変更できない。このため、楽曲のプロモーションビデオやコンサートのライブ録音を記録した記録媒体を再生する場合には常に聴取者が得る臨場感が低減することになり、聴取者にとって使い勝手の悪い。
【００１５】
本発明は、聴取者の前方に配置されたスピーカにより、聴取者が簡単にサラウンドチャンネルの仮想音源の位置を変更することができ、再生するコンテンツに応じて理想的なサラウンド効果を得ることができるオーディオ信号出力装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本願の発明は、聴取者の前方に配置された複数スピーカからオーディオ信号を出力し、聴取者の周囲に仮想音源を定位させ聴取者に臨場感を与えるオーディオ信号出力装置において、入力するオーディオ信号が映画ソフトのオーディオ信号であるか音楽ソフトのオーディオ信号であるかを選択する選択スイッチを有し、当該選択スイッチで選択されたオーディオ信号を特定する指示信号を出力する操作部と、前記操作部から入力される指示信号に基づいて映画ソフトのオーディオ信号或いは音楽ソフトのオーディオ信号を特定する制御信号を出力する制御部と、聴取者に対し第１の位置にサラウンドレフトチャンネル及びサラウンドライトチャンネルのオーディオ信号の仮想音源を定位させる第１フィルタ係数群と聴取者に対し第２の位置にサラウンドレフトチャンネル及びサラウンドライトチャンネルのオーディオ信号の仮想音源を定位させる第２フィルタ係数群とを記憶するフィルタ係数メモリと、入力した複数チャンネルのデジタルオーディオ信号のそれぞれに対しフィルタリング処理を行う複数のフィルタ部と当該複数のフィルタ部から出力された複数チャンネルのデジタルオーディオ信号を加算する加算処理部とを備える信号処理部と、前記信号処理部から入力するデジタルオーディオ信号をアナログオーディオ信号に変換し増幅して出力する出力部とを備え、前記信号処理部は、前記制御部からの制御信号に基づいて前記フィルタ係数メモリから第１フィルタ係数群或いは第２フィルタ係数群のフィルタ係数を読み込み、前記複数のフィルタ部により各チャンネルのデジタルオーディオ信号にフィルタリング処理を施した後、前記複数のフィルタ部からの出力信号を加算して出力することを特徴とする。
【００１７】
本願の発明は、離散ＯＳＤシステムを構成する複数の一対のスピーカに供給される離散ＯＳＤ（discrete Optimal Sound Distribution）処理を施したオーディオ信号を出力するオーディオ信号出力装置であって、聴取者に対し第１の位置に複数チャンネルのデジタルオーディオのうちのサラウンドレフトチャンネル及びサラウンドライトチャンネルのオーディオ信号の仮想音源を定位させる第１フィルタ係数群と聴取者に対し第２の位置に複数チャンネルのデジタルオーディオのうちのサラウンドレフトチャンネル及びサラウンドライトチャンネルのオーディオ信号の仮想音源を定位させる第２フィルタ係数群とを記憶するフィルタ係数メモリと、入力するオーディオ信号が映画ソフトのオーディオ信号或いは音楽ソフトのオーディオ信号であるかに基づいて前記フィルタ係数メモリから第１フィルタ係数群或いは第２フィルタ係数群のフィルタ係数を読み込み、各フィルタ部により各チャンネルのデジタルオーディオ信号にフィルタリング処理を施す複数のフィルタ部と、前記複数のフィルタ部から出力されるオーディオ信号に離散ＯＳＤ原理に基づく理想的なスピーカ位置と実際のスピーカ位置との距離のずれを補正したオーディオ信号を生成するＯＳＤ処理部とを備えることを特徴とする。
【００１８】
本願の発明は、前述したオーディオ信号出力装置において、前記フィルタ係数メモリは、聴取者の前方を基準とし水平方向の＋８５〜＋９５度及び−８５〜−９５度の位置で、且つ、聴取者の耳の位置を基準として垂直方向で＋２５度〜＋３５度の位置である第１の位置に、サラウンドレフトチャンネル及びサラウンドライトチャンネルのオーディオ信号の仮想音源を定位させる第１フィルタ係数群と、聴取者の前方を基準とし水平方向の＋１１５度〜＋１２５度及び−１１５度〜−１２５度の位置で、且つ、聴取者の耳の位置を基準として垂直方向で−５度〜＋５度の位置である第２の位置に、サラウンドレフトチャンネル及びサラウンドライトチャンネルのオーディオ信号の仮想音源を定位させる第２フィルタ係数群とを備えることを特徴とする。
【００１９】
また、前述したオーディオ信号出力装置において、さらに、処理すべきオーディオ信号のサンプリング周波数を判別する周波数判別部を備え、前記ＯＳＤ処理部は、前記周波数判別部が判別したサンプリング周波数に基づき、該サンプリング周波数に応じた量を補整したオーディオ信号を生成することを特徴とする。
【００２０】
また、前述したオーディオ信号出力装置において、さらに、処理すべきオーディオ信号を記録媒体から再生する再生部を備えることを特徴とする。
【００２１】
また、前述したオーディオ信号出力装置において、さらに、オーディオ信号とともに入力される映像信号に基づく映像を表示する表示部を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、聴取者の前方に配置されたスピーカにより、聴取者が簡単にサラウンドチャンネルの仮想音源の位置を変更することができる。また、再生するコンテンツに応じて理想的なサラウンド効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１は、本発明のオーディオ信号出力装置の第１の実施形態の概略構成を示す図である。
図１において、オーディオ信号出力装置は、入力部１、デコード部２、信号処理部３、フィルタ係数メモリ４、出力部５、操作部６、制御部７を備える。
【００２４】
本実施形態において、オーディオ信号出力装置には、記録媒体を再生したオーディオ信号をオーディオ信号出力装置に出力する再生装置が接続されているものとして説明する。本実施形態では、再生装置としてＤＶＤプレーヤをあげて説明するが、ＤＶＤプレーヤに限定されない。例えば、ＤＡＴ（Digital Audio Tape）、ＭＤ（Mini Disc）、ＣＤ（Compact Disc）、ＳＡＣＤ（Super Audio CD）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＤＶＤ−Ａｕｄｉｏ、ブルーレイディスク（Blu-Ray Disc）、ＨＤ（Hard Disk）、フラッシュメモリ、バッファメモリ等の記録媒体を再生する再生装置でもよい。
【００２５】
入力部１は、入力される信号に応じて、同軸ケーブル、光学ケーブル等の有線接続、或いは、放送信号、パケット送信等による無線接続を受け入れ可能な一般的なインタフェースである。本実施形態において、入力部１は、デジタル信号入力端子とアナログ信号入力端子を備える。デジタル信号入力端子には、ＤＶＤプレーヤからのデジタルオーディオ信号が入力される。入力部１は、デジタルオーディオ信号の入力があった場合、そのままデジタルオーディオ信号を後段のデコード部２に出力する。
【００２６】
アナログ信号入力端子には、ＤＶＤプレーヤからのマルチチャンネルのアナログオーディオ信号が入力される。入力部１は、アナログオーディオ信号をデジタルオーディオ信号に変換するアナログデジタル（Analog Digital：ＡＤ）変換部（図示せず）を備える。アナログオーディオ信号の入力があった場合、ＡＤ変換部によりデジタルオーディオ信号に変換した後、後段のデコード２を通過し、後段の信号処理部３に出力する。
【００２７】
デコード部２は、入力部１から入力したデジタルオーディオ信号に対し伸張処理等を施しデコードし、Ｉ２Ｓフォーマット（Inter-IC Sound）のデジタルオーディオ信号に変換して後段の信号処理部３に出力する。本実施形態においては、ＤＶＤプレーヤで再生されるＤＶＤには５．１チャンネルのマルチチャンネルオーディオ信号が圧縮されて記録されている。ＤＶＤから再生された圧縮されたマルチチャンネルデジタルオーディオ信号は、入力部１を介してデコード部２に入力され、デコード部２において伸張処理が施され、５．１チャンネル分のデジタルオーディオ信号に変換され、Ｉ２Ｓフォーマットのデジタルオーディオ信号に変換され、信号処理部３に出力される。アナログオーディオ信号は、そのまま後段の信号処理部３に出力される。
【００２８】
図２は、本実施形態のオーディオ信号出力装置における信号処理部を説明する図である。
信号処理部３は、図２（ａ）に示すように、複数のフィルタ部（第１フィルタ部３ａ〜第５フィルタ部３ｅ）と加算処理部３ｆとを備える。
【００２９】
信号処理部３は、後述する制御部７からの制御信号に基づいて、後述するフィルタ係数メモリ４からフィルタ係数を読み込み、当該フィルタ係数を組み込んだデジタルフィルタ（例えば、ＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタ、ＩＩＲ（Infinite Impulse Response）フィルタ）により、入力した各チャンネルのデジタルオーディオ信号に対し信号処理（フィルタリング処理）を施した後、各チャンネルのデジタルオーディオ信号を加算し、２チャンネルのデジタルオーディオ信号として出力する。本実施形態においては、デジタルフィルタをＦＩＲフィルタとして説明する。
【００３０】
具体的には、信号処理部３は、デコード部２から入力する５．１チャンネル分のデジタルオーディオ信号のうち、ＦＬチャンネル、ＦＲチャンネル、Ｃチャンネル、ＳＬチャンネル、ＳＲチャンネルのデジタルオーディオ信号のそれぞれに対応した第１フィルタ部３ａ〜第５フィルタ部３ｅのＦＩＲフィルタを備える。
【００３１】
各ＦＩＲフィルタは、図２（ｂ）に示すように、複数のシフトレジスタＺ（１）〜Ｚ（ｑ）、乗算器Ａ（０）〜Ａ（ｑ）、加算器Ｋ（１）〜Ｋ（ｑ）とからなる。
【００３２】
入力データは、デコード部２から入力される各チャンネルのデジタルオーディオ信号であり、サンプリング周波数（例えば、４４．１ｋＨｚ）でサンプリングされたサンプリングデータである。最初のサンプリングデータがＸｎとすると、サンプリングデータＸｎの次のサンプリングデータがＸ（ｎ＋１）となり、サンプリングデータＸｎの一つ前のサンプリングデータがＸ（ｎ−１）となる。
【００３３】
シフトレジスタＺ（０）〜Ｚ（ｑ）は、入力した１つのサンプリングデータを保持する。サンプリング周波数に同期したサンプリングクロック（例えば、４４．１ｋＨｚ）に基づいて、次のサンプリングデータが入力すると、保持していたサンプリングデータを出力する。例えば、シフトレジスタＺ（０）にサンプリングデータＸ（ｎ）が入力し、１サンプリングクロックの後にシフトレジスタＺ（０）に次のサンプリングデータＸ（ｎ＋１）が入力すると、シフトレジスタＺ（０）は、サンプリングデータＸ（ｎ）を次段のシフトレジスタＺ（１）に出力する。このようにシフトレジスタＺ（０）〜Ｚ（ｑ）は、サンプリングクロックに基づいて動作する。
【００３４】
乗算器Ａ（０）〜Ａ（ｑ）は、入力したサンプリングデータにフィルタ係数を乗算する。それぞれのフィルタ係数ａ（０）〜ａ（ｑ）は、フィルタ係数メモリから読み込まれる。
【００３５】
加算器Ｋ（１）〜Ｋ（ｑ）は、乗算器から出力された２つのサンプリングデータを加算する。具体的には、シフトレジスタから出力され乗算器から出力されたサンプリングデータと、当該サンプリングテータの一つ後のサンプリングデータとを加算し出力する。例えば、加算器Ｋ（１）は、乗算器Ａ（０）と乗算器Ａ（１）のデータを加算し出力する。
【００３６】
当該ＦＩＲフィルタから出力されるデータＹｎは、サンプリングクロックに同期して出力される。出力データＹｎは、次式のようになる。
【００３７】
Ｙｎ＝ａ（０）・Ｘ（ｎ）＋ａ（１）・Ｘ（ｎ−１）＋ａ（２）・Ｘ（ｎ−２）＋ａ（３）・Ｘ（ｎ−３）＋・・・・・ａ（ｑ−１）・Ｘ（ｎ−ｑ＋１）＋ａ（ｑ）・Ｘ（ｎ−ｑ）
【００３８】
上述したＦＩＲフィルタ（第１フィルタ部３ａ〜第５フィルタ部３ｅ）が各チャンネル毎に備えられ、各チャンネルのデジタルオーディオ信号は、各フィルタ部を通過することにより上式の出力データとなり（フィルタリング処理）、加算処理部３ｆに入力される。加算処理部３ｆは、第１フィルタ部３ａ〜第５フィルタ部３ｆから出力されたデジタルオーディオ信号を加算（例えば、バイノーラル信号に変換）し、２チャンネルのデジタルオーディオ信号として出力部５に出力する。
【００３９】
また、デコード部２から入力したＳＷスピーカ用のＬＦＥ（Low Frequency Effect）チャンネルのデジタルオーディオ信号は、低音域のオーディオ信号であり、低音は指向性がなく音像が定位しないため、前述したＦＩＲフィルタによるフィルタリング処理を施さず、また他のチャンネルのオーディオ信号とも加算せずに、そのまま出力部５に出力される。
【００４０】
図１に示すフィルタ係数メモリ４は、予め定めた複数のフィルタ係数を記憶する。フィルタ係数は、第１フィルタ係数群と第２フィルタ係数群とを備える。これらのフィルタ係数は、ダミーヘッドを用いて計測した頭部伝達関数を用いて決定する。聴取者が椅子に座った場合の頭部の位置にダミーヘッドを配置し、ダミーヘッドの耳の位置にマイクロフォンを設置する。そのダミーヘッドの周りに配置された各スピーカから出力された音がダミーヘッドの耳に到達するまでの頭部伝達関数を求め、当該頭部伝達関数を用いて各チャンネルに対応したフィルタ係数を決定する。
【００４１】
オーディオ信号を再生する際には、頭部伝達関数から求めたフィルタ係数を用いてオーディオ信号にＦＩＲフィルタによりフィルタリング処理を行う。このことにより、聴取者の前方に配置された１組のスピーカから音を出力した場合に、聴取者の横或いは後方にも仮想音源を定位させ、聴取者が臨場感を得ることができる。
【００４２】
図３は、本実施形態のオーディオ信号出力装置におけるフィルタ係数を説明する図である。
第１フィルタ係数群は、図３（ａ）に示すようにサラウンドスピーカ（ＳＲスピーカ）を聴取者の横の位置で、且つ、図３（ｂ）に示すように聴取者の耳より高い位置に配置した場合の頭部伝達関数により求めたフィルタ係数である。聴取者の横の位置は、聴取者の前方を基準（０度）とし、水平方向にＳＲスピーカを＋８５度〜＋９５度（好ましくは＋９０度）の位置、ＳＬスピーカを−８５度〜−９５度（好ましくは−９０度）の位置である。
【００４３】
また、聴取者の耳より高い位置とは、標準的な体格の成人が椅子に座った際の耳の位置を、床から約１．０〜１．２ｍ（好ましくは１．１ｍ）とし、その位置より約１．０ｍ高い位置として床から２．０ｍ〜２．２ｍ（好ましくは２．１ｍ）の高さである。聴取者からＳＬスピーカ又はＳＲスピーカまでの距離を２．０ｍとし、床から２．０ｍ〜２．２ｍの高さであるため、聴取者の耳の位置を基準とし垂直方向に＋２５度〜＋３５度（好ましくは＋３０度）の位置である。
【００４４】
この第１フィルタ係数群のフィルタ係数を用いて各チャンネルのデジタルオーディオ信号にフィルタリング処理を施すことにより、ＳＬチャンネル及びＳＲチャンネルのデジタルオーディオ信号の仮想音源が、聴取者の横（聴取者の前方を基準として水平方向で約＋９０度、−９０度）の位置で、且つ、聴取者の耳より高い位置（床から２．１ｍ）に定位する。
【００４５】
第２フィルタ係数群は、図３（ｃ）に示すようにサラウンドスピーカ（ＳＲスピーカ）を聴取者の後方の位置で、且つ、図３（ｄ）に示すように聴取者の耳の高さに配置した場合の頭部伝達関数により求めたフィルタ係数である。聴取者の横の位置は、聴取者の前方を基準（０度）とし、水平方向にＳＲスピーカを＋１１５度〜＋１２５度（好ましくは＋１２０度）の位置、ＳＬスピーカを−１１５度〜−１２５度（好ましくは−１２０度）の位置である。これは、ＩＴＵ−Ｒ勧告で推奨する５．１チャンネルのサラウンドシステムにおいて理想とされるＳＬスピーカ及びＳＲスピーカの位置である。また、聴取者の耳の高さの位置は、標準的な体格の成人が椅子に座った際の耳の位置であり、床から約１．０ｍ〜１．２ｍ（好ましくは１．１ｍ）の高さである。すなわち、聴取者の耳の位置を基準とし垂直方向に−５度〜＋５度（好ましくは０度）の位置である。
【００４６】
この第２フィルタ係数群のフィルタ係数を用いて各チャンネルのデジタルオーディオ信号にフィルタリング処理を施すことにより、ＳＬチャンネル及びＳＲチャンネルのデジタルオーディオ信号の仮想音源が、聴取者の後方（聴取者の前方を基準として水平方向で約＋１２０度、−１２０度）の位置で、且つ、聴取者の耳の高さの位置（床から１．１ｍ）に定位する。
【００４７】
図４は、本実施形態のオーディオ信号出力装置におけるフィルタ係数メモリを説明する図である。
フィルタ係数メモリ４は、図４に示すように、第１フィルタ係数群と第２フィルタ係数群が記憶されている。これらのフィルタ係数は、信号処理部３により読み取られ、信号処理部３の第１フィルタ部３ａ〜第５フィルタ部３ｅの各乗算器に読み込まれる。
【００４８】
図１に示す出力部５は、デジタルアナログ（Digital Analog：ＤＡ）変換部（図示せず）、増幅部（図示せず）、出力端子を備える。出力部５は、信号処理部３から出力されたデジタルオーディオ信号をＤＡ変換部によりアナログオーディオ信号に変換し、制御部７の制御に基づいて増幅部により当該アナログオーディオ信号を増幅し、出力端子から出力する。
【００４９】
操作部６は、出力するオーディオ信号を増幅させる増幅率を変化させるボリューム（図示せず）、ＤＶＤプレーヤで再生するＤＶＤに記録されたコンテンツ映画のコンテンツ（以下、「映画ソフト」という。）であるか楽曲のプロモーションビデオやコンサートのライブ録音等の音楽に関するコンテンツ（以下、「音楽ソフト」という。）であるかを選択する選択スイッチ（図示せず）を備える。操作部６は、聴取者によりボリュームが操作されると、当該ボリュームの回転量に応じた指示信号を制御部７に出力する。また、操作部６は、聴取者がＤＶＤプレーヤにおいて再生するコンテンツの内容に応じて選択スイッチを映画ソフト再生或いは音楽ソフト再生に切り換えると、選択されたスイッチ（映画ソフト再生、又は、音楽ソフト再生）に対応する指示信号を制御部７に出力する。
【００５０】
制御部７は、オーディオ信号出力装置を総合的に制御する。制御部７は、入力部１におけるアナログオーディオ信号のアナログデジタル変換処理の制御、デコード部２におけるデコード処理の制御、信号処理部３における信号処理の制御、出力部５におけるデジタルオーディオ信号のＤＡ変換の制御やオーディオ信号の増幅の制御を行う。制御部７は、操作部６からの指示信号に基づいて、ＤＶＤプレーヤで再生され、オーディオ信号出力装置に入力するオーディオ信号を特定する制御信号を信号処理部３に出力する。
【００５１】
オーディオ信号出力装置の動作について説明する。
最初に、図１に示すオーディオ信号出力装置にＤＶＤプレーヤが接続されており、当該ＤＶＤプレーヤにおいて映画ソフトが記録されたＤＶＤを再生する場合について説明する。
聴取者が操作部６の選択スイッチを音楽ソフト再生側に切り換えると、操作部６は、音楽ソフト再生が選択された旨の指示信号を制御部７に出力する。
【００５２】
制御部７は、映画ソフト再生が選択された旨の制御信号を信号処理部３に出力し、信号処理部３に映画ソフト再生用のフィルタ係数を第１フィルタ部３ａ〜第５フィルタ部３ｅに設定するよう制御する。
【００５３】
信号処理部３は、制御部７からの制御信号に基づいて、フィルタ係数メモリ４から映画ソフト再生用のフィルタ係数である第１フィルタ係数群のフィルタ係数を読み取り、第１フィルタ部３ａ〜第５フィルタ部３ｅにそれぞれ設定する。
【００５４】
ＤＶＤプレーヤにおいて、ＤＶＤの再生が開始されると、デジタル入力端子或いはアナログ入力端子からオーディオ信号が入力される。デジタル入力端子からデジタルオーディオ信号が入力された場合、当該デジタルオーディオ信号は、入力部１を介してそのままデコード部２に入力される。アナログ入力端子からアナログオーディオ信号が入力された場合、当該アナログオーディオ信号は、入力部１のＡＤ変換部においてデジタルオーディオ信号に変換され、デコード部２を通過し信号処理部３に入力する。
【００５５】
デコード部２は、入力部１から入力したデジタルオーディオ信号に伸張処理を施し、５．１チャンネル（ＦＬチャンネル、ＦＲチャンネル、Ｃチャンネル、ＳＬチャンネル、ＳＲチャンネル、ＬＦＥチャンネル）のＩ２Ｓフォーマットのデジタルオーディオ信号に変換し、信号処理部３に出力する。
【００５６】
信号処理部３において、デコード部２から入力した各チャンネルのデジタルオーディオ信号は、それぞれ第１フィルタ部３ａ〜第５フィルタ部３ｅに入力する。第１フィルタ部３ａ〜第５フィルタ部３ｅは、入力したデジタルオーディオ信号に対しフィルタリング処理を施し、加算処理部３ｆに出力する。具体的には、デコード部２から入力したＦＬチャンネルのデジタルオーディオ信号は第１フィルタ部３ａに入力し、ＦＲチャンネルのデジタルオーディオ信号は第２フィルタ部３ｂに入力し、Ｃチャンネルのデジタルオーディオ信号は第３フィルタ部３ｃに入力し、ＳＬチャンネルのデジタルオーディオ信号は第４フィルタ部３ｄに入力し、ＳＲチャンネルのデジタルオーディオ信号は第５フィルタ部３ｄに入力し、それぞれのフィルタ部によりフィルタリング処理が施され、その後に加算処理部３ｆに入力される。
【００５７】
加算処理部３ｆは、第１フィルタ部３ａ〜第５フィルタ部３ｅから出力されたデジタルオーディオ信号を２チャンネルのデジタルオーディオ信号に加算し出力する。
【００５８】
なお、ＬＥＦチャンネルのデジタルオーディオ信号は、ＦＩＲフィルタ及び加算処理部３ｆを通過せず、そのまま出力部５に入力される。
【００５９】
信号処理部３の加算処理部３ｆから出力されたデジタルオーディオ信号は、出力部５のＤＡ変換部によりデジタルオーディオ信号からアナログオーディオ信号に変換され、制御部７からの指示信号に基づいて増幅され、接続されているフロントスピーカ（ＦＬスピーカ、ＦＲスピーカ）に出力される。なお、ＬＥＦチャンネルのオーディオ信号は、ＳＷスピーカに出力される。
【００６０】
フロントスピーカから出力されるオーディオ信号は、映画ソフトを鑑賞する際の理想的な立体音響空間を再現するための頭部伝達関数が加わったオーディオ信号であり、聴取者の前方に配置したスピーカからオーディオ信号が出力されると、聴取者の耳の高さより高く（床から約２．１ｍの高さ）、聴取者の前方を０度として約＋９０度と−９０度の位置にサラウンドチャンネルの仮想音像が定位する。このことにより、聴取者は、映画ソフトに適した位置にサラウンドチャンネルの仮想音源が定位する立体音響空間でオーディオ信号を聴取し、理想的な臨場感を得ることができる。
【００６１】
次に、図１に示すオーディオ信号出力装置にＤＶＤプレーヤが接続されており、当該ＤＶＤプレーヤにおいて音楽ソフトが記録されたＤＶＤを再生する場合について説明する。
聴取者が、操作部６の選択スイッチを音楽ソフト再生側に切り換えると、操作部６は、音楽ソフト再生が選択された旨の指示信号を制御部７に出力する。
【００６２】
制御部７は、音楽ソフト再生用のフィルタ係数を信号処理部３の各フィルタ部に設定するよう信号処理部３を制御する。
【００６３】
信号処理部３は、フィルタ係数メモリ４から音楽ソフト再生用のフィルタ係数である第２フィルタ係数群のフィルタ係数を読み取り、第１フィルタ部３ａ〜第５フィルタ部３ｅにそれぞれ設定する。
【００６４】
ＤＶＤプレーヤにおいて、ＤＶＤの再生が開始されると、デジタル入力端子或いはアナログ入力端子からオーディオ信号が入力される。デジタル入力端子からデジタルオーディオ信号が入力された場合、当該デジタルオーディオ信号は、入力部１を介してそのままデコード部２に入力される。アナログ入力端子からアナログオーディオ信号が入力された場合、当該アナログオーディオ信号は、入力部１のＡＤ変換部によりＩ２Ｓフォーマットのデジタルオーディオ信号に変換され、デコード部２を通過し信号処理部３に入力する。
【００６５】
デコード部２は、入力部１から入力したデジタルオーディオ信号に伸張処理を施し、５．１チャンネル（ＦＬチャンネル、ＦＲチャンネル、Ｃチャンネル、ＳＬチャンネル、ＳＲチャンネル、ＬＦＥチャンネル）のデジタルオーディオ信号に変換し、信号処理部３に出力する。
【００６６】
信号処理部３において、デコード部２から入力した各チャンネルのデジタルオーディオ信号は、それぞれ第１フィルタ部３ａ〜第５フィルタ部３ｅに入力する。第１フィルタ部３ａ〜第５フィルタ部３ｅは、入力したデジタルオーディオ信号に対しフィルタリング処理を施し、加算処理部３ｆに出力する。具体的には、デコード部２から入力したＦＬチャンネルのデジタルオーディオ信号は第１フィルタ部３ａに入力し、ＦＲチャンネルのデジタルオーディオ信号は第２フィルタ部３ｂに入力し、Ｃチャンネルのデジタルオーディオ信号は第３フィルタ部３ｃに入力し、ＳＬチャンネルのデジタルオーディオ信号は第４フィルタ部３ｄに入力し、ＳＲチャンネルのデジタルオーディオ信号は第５フィルタ部３ｅに入力し、それぞれのフィルタ部において各チャンネルのデジタルオーディオ信号に対してフィルタリング処理が施され、加算処理部３ｆに入力する。
【００６７】
加算処理部３ｆは、第１フィルタ部３ａ〜第５フィルタ部３ｅから出力されたデジタルオーディオ信号を２チャンネルのデジタルオーディオ信号に加算し出力する。
【００６８】
なお、ＬＥＦチャンネルのデジタルオーディオ信号は、ＦＩＲフィルタ及び加算処理部３ｆを通過せず、そのまま出力部５に入力される。
【００６９】
信号処理部３の加算処理部３ｆから出力されたデジタルオーディオ信号は、出力部５のＤＡ変換部によりデジタルオーディオ信号からアナログオーディオ信号に変換され、制御部７からの指示信号に基づいて増幅され、接続されているフロントスピーカ（ＦＬスピーカ、ＦＲスピーカ）に出力される。なお、ＬＥＦチャンネルのオーディオ信号は、ＳＷスピーカに出力される。
【００７０】
フロントスピーカから出力されるオーディオ信号は、音楽ソフトを鑑賞する際の理想的な立体音響空間を再現するための頭部伝達関数が加わったオーディオ信号であり、聴取者の前方に配置したスピーカからオーディオ信号が出力されると、聴取者の耳の位置（床から約１．１ｍ）であり、聴取者の前方を０度として約＋１２０度と−１２０度の位置にサラウンドチャンネルの仮想音像が定位する。このことにより、聴取者は、音楽ソフトに適した位置にサラウンドチャンネルの仮想音源が定位する立体音響空間でオーディオ信号を聴取し、理想的な臨場感を得ることができる。
【００７１】
以上のように、聴取者が、再生するコンテンツの内容に基づいて操作部の選択スイッチにより映画ソフト再生か音楽ソフト再生かを選択することにより、サラウンドチャンネルの仮想音源が映画ソウト或いは音楽ソフトに適合した位置に定位し、聴取者は、理想的な立体音響空間において臨場感を得ることができる。また、操作部の選択スイッチの切り換えにより、聴取者が再生するコンテンツに応じて、理想的な立体音響空間を得るための仮想音源が定位する位置を簡単に変更することができる。
【００７２】
次に、本発明のオーディオ信号出力装置の第２の実施形態について説明する。
前述した第１の実施形態のオーディオ信号出力装置に離散立体音響再生（discrete Optimal Sound Distribution：ＯＳＤ）処理を利用してもよい。離散ＯＳＤ処理とは、２以上の複数チャンネルの音源からバイノーラル信号を合成して高品質の仮想サラウンド環境を構築するための処理である。
【００７３】
仮想サラウンド環境とは、複数チャンネルのオーディオ信号を、音源の記録時とは異なる数及び異なった配置、或いは、異なる数又は異なった配置のスピーカを用いて、所定の聴取位置に形成される音源と同等の複数チャンネルのサラウンド環境をいう。ＤＶＤ等の記録媒体には、図１１に示すＩＴＵ（International Telecommunications Union）−Ｒ勧告により推奨される５．１チャンネルサラウンドシステムで録音された音源がマルチチャンネルオーディオ信号として記録されており、ＯＳＤ技術によれば、この音源の立体音響環境が高忠実度、高品質で再現可能である。
【００７４】
ＯＳＤ原理については、特表２００４−５１１１１８等に詳述されている。これによれば、聴取者の正面方向から周波数のより高いオーディオ信号が放音され、側方から周波数のより低いオーディオ信号が放音される。すなわち、理想的なＯＳＤシステムでは、聴取者の正面０ーから−１８０ー或いは０度〜＋１８０度にかけて次第に低い周波数のオーディオ信号が放音される。しかし、このような環境の実現は現実的ではないため、所定離散間隔毎に対照的に配置されたスピーカ対に周波数帯域をそれぞれに割り当てる、離散ＯＳＤシステムが考えられている。
【００７５】
この離散ＯＳＤシステムを利用したオーディオ信号出力装置を説明する。
図５は、本発明のオーディオ信号出力装置の第２の実施形態の概略構成を示す図である。
図５（ａ）に示すように、オーディオ信号出力装置は、入力部１、デコード部２、信号処理部８、フィルタ係数メモリ９、出力部５、操作部６、制御部７を備える。本実施形態のオーディオ信号出力装置は、前述した図１に示すオーディオ信号出力装置に対し、信号処理部８及びフィルタ係数メモリ９が異なるのみである。他の構成は図１に示すオーディオ信号出力装置と同様であるため、それらの構成の説明は省略する。
【００７６】
信号処理部８は、図５（ｂ）に示すように、第１フィルタ部８ａ〜第５フィルタ８ｅ、ＯＳＤ処理部８ｆを備える。
第１フィルタ部８ａ〜第５フィルタ８ｅは、図２に示す第１フィルタ３ａ〜第５フィルタ３ｅと同様に、後述するフィルタ係数メモリ９ｔに記憶された第１フィルタ係数群又は第２フィルタ係数群のフィルタ係数（頭部伝達関数（Head Related Transfer Functions：ＨＲＴＦ））を用いてデジタルオーディオ信号にフィルタリング処理を施す。
【００７７】
具体的には、デコード部２から入力したＦＬチャンネルのデジタルオーディオ信号は第１フィルタ部３ａに入力し、ＦＲチャンネルのデジタルオーディオ信号は第２フィルタ部３ｂに入力し、Ｃチャンネルのデジタルオーディオ信号は第３フィルタ部３ｃに入力し、ＳＬチャンネルのデジタルオーディオ信号は第４フィルタ部３ｄに入力し、ＳＲチャンネルのデジタルオーディオ信号は第５フィルタ部３ｅに入力する。
【００７８】
各フィルタ部では、制御部７からの指示信号に基づいて、フィルタ係数メモリ９から映画ソフト再生用の第１フィルタ係数群或いは音楽ソフト再生用の第２フィルタ係数群を読み込み、それぞれのフィルタ部において各チャンネルのデジタルオーディオ信号に対してフィルタリング処理が施し、オーディオ信号をＯＳＤ処理部８ｆに出力する。また、デコード部２から出力されたＬＥＦチャンネルのデジタルオーディオ信号は、そのままＳＷスピーカに出力される。
【００７９】
ＯＳＤ処理部８ｆは、第１フィルタ部８ａ〜第５フィルタ部８ｅから入力したデジタルオーディオ信号をバイノーラル信号に変換し、バイノーラル信号間のクロストークをキャンセルし、各バイノーラル信号を複数の周波数帯域に分けて出力する離散ＯＳＤ処理を行う。ＯＳＤ処理部８ｆは、フィルタ係数メモリ９から後述するＯＳＤフィルタ係数を読み込み、第１フィルタ部８ａ〜第５フィルタ部８ｅから入力されたデジタルオーディオ信号に対し、離散ＯＳＤ処理を施し、出力部５に出力する。ＯＳＤ処理部３ｇから出力されたデジタルオーディオ信号は、出力部により増幅され、それぞれスピーカに出力される。離散ＯＳＤ処理については後述する。
【００８０】
フィルタ係数メモリ９は、前述した第１の実施形態における映画ソフト再生用の第１フィルタ係数群のフィルタ係数と、音楽ソフト再生用の第２フィルタ係数群のフィルタ係数とを記憶する。また、フィルタ係数メモリ９は、ＯＳＤ処理部８ｆが離散ＯＳＤ処理に用いるＯＳＤフィルタ係数を記憶する。ＯＳＤフィルタ係数については後述する。
【００８１】
本実施形態のオーディオ信号出力装置において、制御部７は、操作部６からの映画ソフト再生又は音楽ソフト再生が選択されたかを示す指示信号を受け、信号処理部８に映画フト再生である旨又は音楽ソフト再生である旨を示す制御信号を出力する。
【００８２】
信号処理部８は、制御部７からの制御信号に基づいて、フィルタ係数メモリから映画ソフト再生用のフィルタ係数（第１フィルタ係数群）又は音楽ソフト再生用のフィルタ係数（第２フィルタ係数群）を選択し、第１フィルタ部８ａ〜第５フィルタ部８ｅに読み込ませる。第１フィルタ部８ａ〜第５フィルタ部８ｅは、各チャンネルのデジタルオーディオ信号に対して第１フィルタ係数群のフィルタ係数又は第２フィルタ係数群のフィルタ係数を用いてフィリタリング処理を施した後、更に離散ＯＳＤ処理を施し、後段の離散ＯＳＤシステム（３ウェイ離散ＯＳＤシステム）にオーディオ信号を出力する。
【００８３】
ここで、本実施例においては、信号処理部８は、第１フィルタ部８ａ〜第５フィルタ部８ｅとＯＳＤ処理部８ｆを備え、第１フィルタ部８ａ〜第５フィルタ部８ｅが映画ソフト用又は音楽ソフト用のフィルタ係数を用いてフィルタリング処理を施した後に、ＯＳＤ処理部８ｆが離散ＯＳＤ処理を施すとしたが、それに限定されない。例えば、フィルタ係数メモリが、第１フィルタ係数及び第２フィルタ係数にそれぞれＯＳＤフィルタ係数を乗算した合成フィルタ係数を備え、第１フィルタ部８ａ〜第５フィルタ部８ｅが合成フィルタ係数を用いてフィルタリング処理を施すようにしてもよい。この場合、フィルタ係数の数を少なくすることができ、また、１段のフィルタによるフィルタリング処理で本実施例と同様の効果が得られる。
【００８４】
本実施形態のオーディオ信号処理装置において利用される３ウェイ離散ＯＳＤシステムについて説明する。
図６は、３ウェイ離散ＯＳＤシステムを説明する図である。
離散ＯＳＤシステムにおいて、理論的には、周波数帯域を細かく細分化し、スピーカ対の数を増やせば増やすほど、高品質の立体音響環境を構築可能である。しかし、図６に示すような３ウェイ（３対のスピーカ）システムで十分に高い品質（低ダイナミックレンジ損失等）の立体音響環境を実現可能であり、かつ、コスト的にも実用的であることが上記公報等において説明されている。
【００８５】
図６に示すように、３ウェイ離散ＯＳＤシステムは、高域（例えば３ｋＨｚ以上）が割り当てられた第１のスピーカ対（ツイータ）ＴＷと、中域（例えば３ｋＨｚ〜１５０Ｈｚ）が割り当てられた第２のスピーカ対（ミッド）Ｍと、低域（例えば１５０Ｈｚ以下）が割り当てられた第３のスピーカ対（ウーハ）Ｗと、から構成される。ツイータＴＷは、互いの間隔が６．４ーで、それぞれア３．２ーで配置される。ミッドＭは、互いの間隔が３２ーで、それぞれア１６ーで配置される。ウーハＷは、互いの間隔が１８０ーで、それぞれア９０ーで配置される。
【００８６】
このような３ウェイ離散ＯＳＤシステムにおいて、低周波数帯域が割り当てられたウーハＷは、指向性が低く、それほど厳密に配置されなくともよい。しかし、再生周波数が高くなるほどスピーカの配置には高精度が要求され、したがって高周波数帯域を割り当てられたツイータＴＷ及びミッドＭの配置は正確であることが望ましい。
【００８７】
例えば、ツイータＴＷの受け持つ１０ｋＨｚの音波は、標準状態での音速は約３４０ｍ／ｓであるので、その１波長は約３４ｍｍである。ＯＳＤ原理によれば、聴取者の片方の耳と左右のスピーカ対の距離による位相のずれがπ／２となるようにスピーカ対が配置される。よって、互いの位置がわずか約４．２５ｍｍ（＝３４／４／２）ずれるだけでクロストークのキャンセル効果が半減してしまう。これはミッドＭのスピーカ対についても同様であり、わずか約２８ｍｍ相対位置がずれただけでも効果が半減してしまう。このように、ＯＳＤシステムの効果が十分発揮されるように、ツイータＴＷおよびミッドＭの各スピーカ対をユーザ自らが厳密に高精度に配置し、またこれを維持し続けることは非常に困難である。
【００８８】
このため、この３ウェイ離散ＯＳＤシステムを実際に製品化する際には、ツイータＴＷとミッドＭとを一体のエンクロージャに収めることが、正確な配置及びその結果としての高品質の音響環境構築の観点から、好ましい。また、このような一体構造は、製品形態としてもユーザ及び製造者のいずれにとっても扱いやすい。これらのことから、３ウェイ離散ＯＳＤシステムは、ツイータＴＷ及びミッドＭを共通エンクロージャに収めたスピーカボックスと、ウーハＷを構成する２つのスピーカと、からなる３ボックスとして製品化されることが現実的である。さらに、指向性の低い２本のウーハＷを１本のサブウーハとして２ボックス製品とし、或いは、それほど高い忠実度が求められない場合には、ウーハＷを除いて１ボックス製品とすることができる。
【００８９】
しかし、ツイータＴＷとミッドＭとを共通のエンクロージャに収める構成とした場合には、次のような問題が生じる。すなわち、ツイータＴＷとミッドＭとは聴取者を中心とした円周上に配置されなくてはならず、共通のエンクロージャに収めた場合にはその放音面に凹凸を形成する必要がある。このような凹凸のあるエンクロージャは、通常の平坦なエンクロージャと比較して生産性が低く高コストとなり、また、放音面の凹みの分奥行きが必要となり、さらに製造コストを押し上げる。
【００９０】
さらに、高域の音声を放音するツイータＴＷは、中域の音声を放音するミッドＭと比較してより一般に小さい口径で構成される。このため、より大口径のミッドＭに挟まれ、奥まった位置に配置された小口径のツイータＴＷからの放音が妨げられ或いは好ましくない反射、クロストークが発生するおそれがあり、これを回避するため共通のエンクロージャに特別な工夫、形状が求められる。このことは、コスト増加要因となるとともに、用いるエンクロージャの形状を実質的に制限し、搭載モデルのデザインの自由度を低下させ開発作業を困難とする。さらにまた、聴取時に真正面に凹凸があるため、このようなデザインを好まないユーザユーザも考えられ、商品としての訴求力が損なわれるおそれがある。
【００９１】
このように、３ウェイ離散ＯＳＤシステムをそのまま製品に適用した場合には、ツイータＴＷとミッドＭを収容するエンクロージャの形状により、コスト高、デザインの制限などがもたらされるといった問題が生じる。
【００９２】
本実施形態では、ツイータＴＷを構成するスピーカ対とミッドＭを構成するスピーカ対とを共通の平板（バッフル板）に取り付け、これらの放音面を実質的に同一平面上に配置し、これらの問題を解決する。そのための手段として、本実施形態に係るＯＳＤフィルタは、ツイータＴＷの理想位置とこの共通平面上の位置とのずれを補整する。
【００９３】
以下、この補整方法について説明する。
図７は、本実施形態において、ツイータＴＷをミッドＭと同一平面上（平板）に配置した場合とツイータＴＷを理想的な円周上に配置した場合との聴取位置に対する距離の差Δを説明する図である。なお、理解を容易なものとするため、図は概念的なものであり、実際の角度、縮尺に対応したものではない。
【００９４】
理想的なツイータＴＷ及びミッドＭが聴取者を中心として半径ａ（ｍ）の円周上に配置され、実際のツイータＴＷとミッドＭとは聴取者から距離ｘにある平板３０に設けられるとする。図７より、ｘ＝ａ・ｃｏｓ１６であり、実際のツイータＴＷの距離ｙは、ｙ＝ｘ／ｃｏｓ３．１であるので、実際のツイータＴＷの位置と理想位置とのずれΔは、Δ＝ａ−ｙ＝ａ（１−（ｃｏｓ１６／ｃｏｓ３．１））≒０．０３７３ａ（ｍ）と表すことができる。
【００９５】
標準状態での音波の伝播速度をｖ0（ｍ／ｓ）とすると、サンプリング周波数ｆs（Ｈｚ）の１サンプリング分の音波が進む距離は、ｖ0／ｆs（ｍ）で表される。よって、ずれΔをサンプリング周波数の波長で割った遅延量ｄsは、ｄs＝Δ／（ｖ0／ｆs）＝Δ・ｆs／ｖ0＝０．０３７３ａ・ｆs／ｖ0となる。
【００９６】
標準状態での音速ｖ0は約３４０ｍ／ｓであるので、サンプリング周波数ｆsを４４．１ｋＨｚ、聴取距離ａを１．５ｍ（通常の家庭内における聴取距離）とすると、遅延量ｄsは、約７．２６である。したがって、この場合、ツイータＴＷのインパルス応答をミッドＭおよびウーハＷのインパルス応答と併せて合成する際に、ツイータＴＷのインパルス応答を約７サンプリング分遅延させて合成して得られたフィルタ係数を用いてオーディオ信号を処理すれば、クロストークキャンセル効果を十分に実現しつつ、理想的なスピーカ配置と同等の高品質の立体音響環境を構築可能である。
【００９７】
フィルタ係数メモリ９には、上記のように実測したツイータＴＷのインパルス応答を所定サンプリング分遅らせてミッドＭおよびウーハＷのインパルス応答と合成して得られたＯＳＤフィルタ係数が記憶される。例えば、実測のインパルス応答データから離散ＯＳＤ原理に基づいてフィルタ係数を生成する専用プログラムに当該実測値を入力する際に、ツイータＴＷのインパルス応答のみ所定サンプリング量遅らせたデータを入力することにより、フィルタ係数を簡単に得ることができる。
【００９８】
図８は、本実施形態のオーディオ信号出力装置におけるフィルタ係数メモリに記憶されたＯＳＤフィルタ係数を示す表である。
上述したように、サンプリング周波数ｆsが４４．１ｋＨｚ、聴取距離が１．５ｍの場合には、ツイータＴＷのインパルス応答を約７サンプリング分遅らせる。この場合、例えば、図８に示すようにインパルス応答を合成してＯＳＤフィルタ係数を得る。図８の表において、合成されたインパルス応答（ＳＵＭ）は、フィルタ係数メモリ９に記憶される係数を示し、ＯＳＤ処理部８ｆのＯＳＤフィルタをタップ数５１２のＦＩＲフィルタから構成する場合には、５１２個の係数が用いられる。専用プログラムの内部には図８の表に示すようなテーブルに基づき、各インパルス応答からの合成値ＳＵＭが導出される。このとき、図８の表に示されるように、ツイータＴＷのインパルス応答は７サンプリング分遅れたものが、他のインパルス応答と合成される。このようにして、ツイータＴＷのインパルス応答が所定サンプリング分遅れたフィルタ係数が得られる。
【００９９】
ＯＳＤ処理部８ｆにおいて、ツイータＴＷの理想位置からのずれを、処理するオーディオ信号のサンプリング周波数で換算し、そのずれ量（サンプリング量）を考慮してＯＳＤフィルタ係数を導出することにより、ずれが補整されたオーディオ信号を生成する。これにより、高精度の位置合わせが必要なミッドＭとツイータＴＷとを共通の平板に固定して構成された民生用スピーカボックスを用いて、離散ＯＳＤ原理に基づく理想的なツイータＴＷ配置と同等のクロストークキャンセル効果が十分に得られる高品質の立体音響環境を実現できる。
【０１００】
このように、ツイータＴＷとミッドＭとを共通の平板に固定できることにより、これらを収容するエンクロージャを凹凸の少ない、すなわち、生産性の高い、低コストのものとすることができる。また、スピーカボックスの奥行きを小さくすることができ、製品を小型化し、より低コストかつ取り扱いやすいものとすることができる。さらに、エンクロージャの形状はツイータＴＷとミッドＭの位置関係に制限されないので、デザインの自由度が増大し、ユーザへの訴求性をさらに向上させることができる。
【０１０１】
そして、本実施形態においては、各チャンネルのデジタルオーディオ信号に対し、信号処理部８の第１フィルタ部８ａ〜第５フィルタ部８ｅにおいて、映画ソフト再生或いは音楽ソフト再生に適した位置にサラウンドチャンネルの仮想音源を定位させるためのフィルタリング処理を施すため、再生するコンテンツの内容（映画ソフト又は音楽ソフト）に適合した位置にサラウンドチャンネルの仮想音源を定位させることができ、聴取者は、理想的な立体音響空間において臨場感を得ることができる。
【０１０２】
更に、本発明のオーディオ信号出力装置の他の実施形態について説明する。
デジタル技術の発達した昨今、民生用オーディオ製品には、複数種のサンプリング周波数のオーディオ信号を受け付け可能であることが求められる。例えば、サンプリング周波数はＤＡＴ、デジタルＢＳ用で３２ｋＨｚ、ＣＤ用で４４．１ｋＨｚであり、ＤＶＤ用で４８ｋＨｚである。このため、たとえ、サンプリング周波数が４４．１ｋＨｚのオーディオ信号に適したフィルタ係数を用意していたとしても、他の周波数のオーディオ信号を処理した場合には、所望の効果が得られず、ユーザに十分なサービスを提供できない可能性がある。
【０１０３】
このような市場の要請に対処できるよう、入力されるオーディオ信号のサンプリング周波数に応じて異なるフィルタ係数をフィルタ係数メモリ９に記憶し、当該フィルタ係数を用いてＯＳＤ処理部８ｆにおいて離散ＯＳＤ処理をするようにしてもよい。
【０１０４】
図９は、本発明のオーディオ信号出力装置の第３の実施形態の概略構成を示す図である。
なお、理解を容易なものとするため、図５と同様の部分には同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１０５】
図９に示すオーディオ信号処理装置は、デコード部２から出力されたオーディオ信号を受け取り、デジタルオーディオ信号のサンプリング周波数を判別する周波数判別部１０を備える。周波数判別部１０は、判別結果を信号処理部８に送る。信号処理部８は、第１フィルタ部８ａ〜第５フィルタ部８ｅが用いる第１フィルタ係数群又は第２フィルタ係数群のフィルタ係数を読み込み、また、ＯＳＤ処理部８ｆが処理するオーディオ信号のサンプリング周波数に応じてそれぞれに適したＯＳＤフィルタ係数を読み込む。
【０１０６】
フィルタ係数メモリ９には、入力されるオーディオ信号が持ちうるサンプリング周波数に応じた複数のＯＳＤフィルタ係数が保存されている。例えば、聴取距離を１．５ｍとした場合、サンプリング周波数４４．１ｋＨｚの信号用に約７サンプリング分（ｄs＝７．２５）、３２ｋＨｚの信号用に約５サンプリング分（ｄs＝５．２６）、４８ｋＨｚの信号用に約８サンプリング分（ｄs＝７．８９）、実測のツイータＴＷのサンプリング周波数毎にインパルス応答を遅延させて得られた複数の係数が記憶されている。
【０１０７】
信号処理部８の指示の下、第１フィルタ部８ａ〜第５フィルタ部８ｅは、再生するコンテンツの内容に基づいて第１フィルタ係数群又は第２フィルタ係数群のフィルタ係数を読み込み、拡チャンネルのオーディオ信号にフィルタリング処理を施す。そして、ＯＳＤ処理部８ｆは、処理すべきオーディオ信号のサンプリング周波数に応じた係数を読み込み、ツイータＴＷの位置ずれが補整された離散ＯＳＤ処理信号を生成する。したがって、異なるサンプリング周波数のオーディオ信号用の係数を用いることによるクロストークキャンセル効果の低減を防ぐことができ、複数種の周波数のオーディオ信号からそれぞれに最適のＯＳＤ立体音響環境を一般家庭においても構築することができる。
【０１０８】
図１０は、本発明のオーディオ信号出力装置の応用例を示す図である。
上記の実施形態では、本発明をアンプに適用した例について説明した。しかし、これに限らず、アンプ以外の他のオーディオ信号出力装置に適用することができる。例えば、ＣＤプレーヤ、ＤＶＤプレーヤ等の再生装置に適用してもよい。図１０（ａ）に示す再生装置は、ＣＤ、ＤＶＤ等の記録媒体からデジタルオーディオ信号を再生する再生部１０を備える。再生部１０が再生した再生信号には離散ＯＳＤ処理が施され、増幅部を介して或いは直接ツイータＴＷとミッドＭとを有するボックスに送られる。このように、本発明を再生装置に適用しても、上記したアンプに適用した場合と同様の効果が得られる。
【０１０９】
さらにまた、本発明をツイータＴＷとミッドＭとを備えるスピーカボックスのみで構成することも可能である。図１０（ｂ）に、このようなスピーカボックスの一例を示す。図１０（ｂ）に示すスピーカボックスは、例えば、ＤＶＤプレーヤ用の再生装置から入力部１に入力されたオーディオ信号に離散ＯＳＤ処理を施し、得られる信号に基づいて出力部５がツイータＴＷ、ミッドＭ、有る場合にはウーハＷ（或いはサブウーハ）を駆動する。このような構成によっても、上記した本発明の効果が得られる。
【０１１０】
さらにまた、本発明は、ツイータＴＷとミッドＭとを有するスピーカボックスを備えたテレビジョン等の映像音声出力装置に適用することができる。
図１１は、本発明のオーディオ信号出力装置において映像の表示が可能なオーディオ信号出力装置の概略構成を示す図である。
【０１１１】
図１１（ａ）に示すオーディオ信号出力装置は、入力部１を介してデジタル映像信号とデジタルオーディオ信号とを受け付ける。アナログ信号を受信する場合には、ＡＤＣを用いてデジタル信号に変換する。デコード部２によりデコードされた映像信号は、映像信号処理部１１により所定の方式に基づいて処理され、表示部１２に出力される。表示部１２は、液晶表示パネル、プラズマ表示パネル等から構成される。一方、音声信号は、上述したように離散ＯＳＤ処理が施され、出力部５を介して各スピーカに送られる。
【０１１２】
このような映像の表示が可能なオーディオ信号出力装置は、例えば、図１１（ｂ）に示すような製品として構成される。図１１（ｂ）に示す例では、表示部１２を構成するパネルの下部に、ツイータＴＷとミッドＭとが共通の平板に固定されたスピーカボックスが一体化されて設けられている。また、ウーハＷ（サブウーハ）が設けられていてもよい。上述したように、聴取距離を２．５ｍとする家庭用の離散ＯＳＤシステムにおいては、スピーカボックスの横幅は１ｍ程度として構成することができ、比較的大画面の、例えば、３２インチ以上のパネル９０と一体化することに非常に適している。平坦なパネルの下には平坦なスピーカボックスを設けることが好ましく、この点で、平坦なスピーカボックスを用いてＯＳＤ原理に基づく高品質の立体音響環境を構築できる本発明は、このような映像の表示が可能なオーディオ信号出力装置に特に好適に適用することができる。また、このような大画面かつ高品質の立体音響環境を構築可能な、映像の表示が可能なオーディオ信号出力装置は、特に、ホームシアター用機器として非常に商品性に優れているといえる。
【０１１３】
また、図１１に示すように、アンプや再生装置と別体の、離散ＯＳＤ処理用オーディオ信号処理装置（回路）として構成されてもよい。このような独立した装置は、例えば、再生装置と上記スピーカボックスとの間に設置され、再生装置から出力された信号に離散ＯＳＤ処理を施すとともに、ツイータＴＷへの出力に所定量の遅延を加えてスピーカボックスに送る。このようにして、上記と同様の効果が実現される。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】本発明のオーディオ信号出力装置の第１の実施形態の概略構成を示す図。
【図２】本実施形態のオーディオ信号出力装置における信号処理部を説明する図。
【図３】本実施形態のオーディオ信号出力装置におけるフィルタ係数を説明する図。
【図４】本実施形態のオーディオ信号出力装置におけるフィルタ係数メモリを説明する図。
【図５】本発明のオーディオ信号出力装置の第２の実施形態の概略構成を示す図。
【図６】３ウェイ離散ＯＳＤシステムを説明する図。
【図７】本実施形態において、ツイータＴＷをミッドＭと同一平面上（平板）に配置した場合とツイータＴＷを理想的な円周上に配置した場合との聴取位置に対する距離の差Δを説明する図。
【図８】本実施形態のオーディオ信号出力装置におけるフィルタ係数メモリに記憶されたＯＳＤフィルタ係数を示す表。
【図９】本発明のオーディオ信号出力装置の第３の実施形態の概略構成を示す図。
【図１０】本発明のオーディオ信号出力装置の応用例を示す図。
【図１１】本発明のオーディオ信号出力装置において映像の表示が可能なオーディオ信号出力装置の概略構成を示す図。
【図１２】国際通信連合（International Telecommunication Union ：ＩＴＵ）の規定に準じた５．１チャンネルのサラウンドシステムにおけるスピーカ配置を説明する図。
【符号の説明】
【０１１５】
１・・・入力部、２・・・デコード部、３・・・信号処理部、３ａ・・・第１フィルタ部、３ｂ・・・第２フィルタ部、３ｃ・・・第３フィルタ部、３ｄ・・・第４フィルタ部、３ｅ・・・第５フィルタ部、３ｆ・・・加算処理部、４・・・フィルタ係数メモリ、５・・・出力部、６・・・操作部、７・・制御部、８・・・信号処理部、８ａ・・・第１フィルタ部、８ｂ・・・第２フィルタ部、８ｃ・・・第３フィルタ部、８ｄ・・・第４フィルタ部、８ｅ・・・第５フィルタ部、８ｆ・・・ＯＳＤ処理部、９・・・フィルタ係数メモリ、１０・・・再生部、１１・・・ビデオ信号処理部、１２・・・表示部。
【図１】
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【図２】
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【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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