(57)【要約】【課題】  各スピーカの位置の調整を要することなく所期の音場を再現する。【解決手段】  音声信号処理装置Ｄは、所定の位置に配置されたスピーカに対して当該スピーカに対応するチャネルの入力音声信号Ｐiを供給したときに出力される音声が複数の経路を辿って互いに相違する方向から前記受聴点に到達するときのｎ種類の伝達特性を前記入力音声信号Ｐのチャネルごとに記憶するメモリ３０と、各チャネルの入力音声信号Ｐを分岐したｎチャネルの信号に対し、メモリ３０に記憶された伝達特性のうち当該入力音声信号Ｐのチャネルに対応したｎ種類の伝達特性をそれぞれ付加することにより、各入力音声信号Ｐごとにｎチャネルの中間音声信号Ｑを生成し、これら入力音声信号Ｐごとのｎチャネルの中間音声信号Ｑのうち互いに対応するもの同士を加算してｎチャネルの出力音声信号Ｒを生成する音声処理部２０とを具備する。【選択図】            図１
2006081002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響空間内の所定の位置に配置された複数のスピーカに各々が供給されたときに当該音響空間内の受聴点に特定の音場が形成されるように生成された複数のチャネルの入力音声信号からｎ（ｎは２以上の自然数）チャネルの出力音声信号を生成する装置であって、
前記所定の位置に配置されたスピーカに対して当該スピーカに対応するチャネルの入力音声信号を供給したときに出力される音声が複数の経路を辿って互いに相違する方向から前記受聴点に到達するときのｎ種類の伝達特性を前記入力音声信号のチャネルごとに記憶する記憶手段と、
前記各チャネルの入力音声信号を分岐したｎチャネルの信号に対し、前記記憶手段に記憶された伝達特性のうち当該入力音声信号のチャネルに対応したｎ種類の伝達特性をそれぞれ付加することにより、前記各チャネルの入力音声信号ごとにｎチャネルの中間音声信号を生成する効果付与手段と、
前記各チャネルの入力音声信号について生成されたｎチャネルの中間音声信号のうち互いに対応するもの同士を加算してｎチャネルの出力音声信号を生成するミキシング手段と
を具備する音声信号処理装置。
【請求項２】
前記記憶手段は、前記所定の位置に配置されたスピーカに対して当該スピーカに対応するチャネルの入力音声信号が供給されたときに出力される音声のうち互いに相違する周波数帯域に属する成分ごとの各伝達特性が反映された伝達特性を前記入力音声信号のチャネルごとに記憶する請求項１に記載の音声信号処理装置。
【請求項３】
前記記憶手段は、前記所定の位置に配置されたスピーカに対して当該スピーカに対応するチャネルの入力音声信号を供給したときに当該スピーカから指向性をもって出力される音声が互いに相違する方向から前記受聴点に到達するときのｎ種類の伝達特性を前記入力音声のチャネルごとに記憶する請求項１または２に記載の音声信号処理装置。
【請求項４】
前記記憶手段は、前記所定の位置に配置されたスピーカに対して当該スピーカに対応するチャネルの入力音声信号を供給したときに出力される音声が前記音響空間の壁面において反射するときの反射特性を反映したｎ種類の伝達特性を前記入力音声信号のチャネルごとに記憶する請求項１から請求項３の何れかに記載の音声信号処理装置。
【請求項５】
前記記憶手段は、所定の周波数よりも低い周波数帯域に属する入力音声信号から生成されるｎチャネルの各中間音声信号に対応したｎ種類の伝達特性として略同一の伝達特性を記憶する請求項１から請求項４の何れかに記載の音声信号処理装置。
【請求項６】
前記記憶手段は、入力音声信号のチャネルごとにｎ種類の伝達特性を含む伝達特性群を、音響空間が互いに相違する複数の音響空間の各々について記憶し、
前記効果付与手段は、前記記憶手段に記憶された複数の伝達特性群のうち何れかの伝達特性群に含まれる各伝達特性に基づいて前記各チャネルの入力音声信号ごとにｎチャネルの中間音声信号を生成する
請求項１から請求項５の何れかに記載の音声信号処理装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６の何れかに記載の音声信号処理装置と、
前記音声信号処理装置から出力されたｎチャネルの出力音声信号に基づいて放音するｎ個のスピーカを含むスピーカユニットと
を具備するオーディオシステム。
【請求項８】
前記スピーカユニットは、前記ｎ個のスピーカの各々が受聴者の頭部の近傍に位置するように当該各スピーカを支持する支持部材を有する請求項７に記載のオーディオシステム。
【請求項９】
前記支持部材は、前記ｎ個のスピーカが受聴者の頭部を取り囲むように当該各スピーカを支持する請求項８に記載のオーディオシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のチャネルの音声信号に基づいて特定の音場を再現する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
受聴者の周囲に配置された複数のスピーカから音声信号に応じた音声を出力することにより臨場感に富んだ音場を再現する技術が従来から提案されている。各音声信号はスピーカが所期の位置に配置された特定の音響空間のもとで最適な音場が再現されるように生成されたものであるため、実際に音声が再生される音響空間にて所期の音場を再現するためには各スピーカを最適な位置に配置する必要がある。しかしながら、各スピーカの最適な位置を把握することは一般の利用者にとって容易ではない。また、仮に利用者がスピーカの最適な位置を把握できたとしても、これらを配置すべき音響空間が狭い場合や音響空間に各種の障害物が配置されている場合には、各スピーカを所期の位置に配置することができない。
【０００３】
このような事情のもとでも最適な音場を再現するための技術として、例えば特許文献１には、音響空間にて各スピーカから実際に出力された音声をマイクロホンにて集音し、この集音された音声に基づいて、イコライザの利得値やアッテネータの減衰率といった各種のパラメータを調整する技術が開示されている。この技術によれば、実際の音響空間の音響特性に応じて各パラメータが調整されるから、たとえ音響空間におけるスピーカの位置が所期の位置からずれている場合であっても、その音響空間について調整されたパラメータのもとで良好な音場が再現される。
【特許文献１】特開２００２−３３０４９９号公報（段落００４６から段落００５１および第８図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような技術を利用した場合であっても、実際の音響空間に応じた調整の手順が必要であることに変わりはない。すなわち、各パラメータが自動的に調整されるとは言っても、この調整に先立って音響空間内に音声を再生する手順やこの音声をマイクロホンによって集音する手順を実行する必要がある。また、音場が再現される音響空間を変更するたびにパラメータを再調整しなければならず、さらにはマイクロホンが必須であるために装置のコストが嵩むといった問題も生じ得る。本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、各スピーカの位置の調整や音声信号に対する信号処理のパラメータの調整を要することなく臨場感に富んだ所期の音場を再現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題を解決するために、本発明に係るオーディオシステムは、音響空間内の所定の位置に配置された複数のスピーカに各々が供給されたときに当該音響空間内の受聴点に特定の音場が形成されるように生成された複数のチャネルの入力音声信号からｎ（ｎは２以上の自然数）チャネルの出力音声信号を生成する音声信号処理装置と、この音声信号処理装置から出力されたｎチャネルの出力音声信号に基づいて放音するｎ個のスピーカを含むスピーカユニットとを具備する。このうち音声信号処理装置は、所定の位置に配置されたスピーカに対して当該スピーカに対応するチャネルの入力音声信号を供給したときに出力される音声が複数の経路を辿って互いに相違する方向から受聴点に到達するときのｎ種類の伝達特性を入力音声信号のチャネルごとに記憶する記憶手段と、各チャネルの入力音声信号を分岐したｎチャネルの信号に対し、記憶手段に記憶された伝達特性のうち当該入力音声信号のチャネルに対応したｎ種類の伝達特性をそれぞれ付加することにより、各チャネルの入力音声信号ごとにｎチャネルの中間音声信号を生成する効果付与手段と、各チャネルの入力音声信号について生成されたｎチャネルの中間音声信号のうち互いに対応するもの同士を加算してｎチャネルの出力音声信号を生成するミキシング手段とを具備する。
【０００６】
この構成によれば、各チャネルの入力音声信号を分岐したｎチャネルの信号に対し、この入力音声信号を音響空間内のスピーカに供給したときに出力される音声が複数の方向から当該音響空間の受聴点に到達するときのｎ種類の伝達特性がそれぞれ付与され、さらに入力音声の各チャネルについて生成されたｎチャネルの中間音声信号が加算されることによってｎチャネルの出力音声信号が生成される。したがって、ひとつのチャネルの入力音声信号の特性がスピーカユニットの各スピーカからの音声に反映される。換言すると、ひとつのスピーカから出力される音声には各チャネルの入力音声信号の特性が反映される。例えば、特定の音響空間に配置されたひとつのスピーカから入力音声信号に基づいて出力された音声が音響空間の壁面における反射を経たうえで特定の方向から受聴点に到達するとすれば、スピーカユニットのうちその方向に対応したスピーカから出力される音声に対して、当該入力音声信号に応じた音声が付加されることになる。したがって、実際のスピーカの位置が所定のスピーカの位置とは相違している場合であっても、各スピーカが所定の位置に配置されている場合と同様の音場を利用者に知覚させることができる。すなわち、スピーカユニットの各スピーカの位置の調整や各スピーカの実際の位置に応じた補正は本来的に不要である。
【０００７】
本発明における「音声信号」とは、人間の肉声や楽器の演奏音といった種々の音声（音響）を示す信号であり、典型的には音声の時間軸上における波形を示す信号である。ただし、本発明における音声信号の態様はこれに限られるものではなく、例えば音声の特性を周波数領域にて示す信号も本発明における音声信号の概念に含まれる。
【０００８】
本発明の他の態様において、スピーカユニットは、ｎ個のスピーカの各々が受聴者の頭部の近傍に位置するように各スピーカを支持する支持部材を有する。この態様によれば、各スピーカから出力された音声の大部分が直接的に（すなわち受聴者が所在する室空間の壁面にて反射することなく）受聴者に聴取されるから、この受聴者が所在する室空間の形状に影響されることなく所期の音場を知覚させることができる。なお、本発明においては上述したように各スピーカから出力される音声に他のスピーカからの音声の特性が付与されるから、この態様のように各スピーカが受聴者の頭部の近傍に強制的に配置される場合であっても、受聴者は所期の空間感（広がり感）を良好に知覚することができる。さらに、各スピーカが受聴者の頭部の近傍に位置するから、スピーカからの出力を小音量としても臨場感に富んだ音場を利用者に知覚させることができる。したがって、その受聴者の周囲にスピーカからの音声が拡散して他者に騒音として認識されるという問題が解消される。より望ましい態様において、支持部材は、ｎ個のスピーカが受聴者の頭部を取り囲むように各スピーカを支持する。この態様によれば、明確な方向感を伴なう音場を利用者に知覚させることができる。
【０００９】
本発明は、上述したオーディオシステムに利用される音声信号処理装置としても特定される。すなわち、この音声信号処理装置は、所定の位置に配置されたスピーカに対して当該スピーカに対応するチャネルの入力音声信号を供給したときに出力される音声が複数の経路を辿って互いに相違する方向から受聴点に到達するときのｎ種類の伝達特性を入力音声信号のチャネルごとに記憶する記憶手段と、各チャネルの入力音声信号を分岐したｎチャネルの信号に対し、記憶手段に記憶された伝達特性のうち当該入力音声信号のチャネルに対応したｎ種類の伝達特性をそれぞれ付加することにより、各チャネルの入力音声信号ごとにｎチャネルの中間音声信号を生成する効果付与手段と、各チャネルの入力音声信号について生成されたｎチャネルの中間音声信号のうち互いに対応するもの同士を加算してｎチャネルの出力音声信号を生成するミキシング手段とを具備する。
【００１０】
音響空間内のスピーカから出力された音声が受聴点に到達するまでの伝達特性は当該音声の周波数帯域ごとに相違することが知られている。より具体的には、音声が音響空間の壁面にて反射するときの反射特性（吸音特性）やスピーカを中心とした指向特性は音声の周波数帯域ごとに相違する。例えば、音響空間の壁面が布地であれば、スピーカから出力された音声のうち周波数が高い成分ほど音響空間の壁面における反射率が低い。あるいは、スピーカから出力された音声のうち周波数が低い成分ほど指向性が低い（すなわち、周波数が低い成分ほど広い角度にわたって拡散する）。そこで、本発明に係る信号処理装置の望ましい態様において、記憶手段は、所定の位置に配置されたスピーカに対して当該スピーカに対応するチャネルの入力音声信号が供給されたときに出力される音声のうち互いに相違する周波数帯域に属する成分ごとの各伝達特性が反映された伝達特性を入力音声信号のチャネルごとに記憶する。この態様によれば、各チャネルの入力音声信号の周波数帯域ごとの伝達特性を反映した伝達特性に基づいて出力音声信号が生成されるから、より実際の音響空間に近い音場を受聴者に知覚させることができる。
【００１１】
より望ましい態様において記憶手段は、所定の位置に配置されたスピーカに対して当該スピーカに対応するチャネルの入力音声信号を供給したときに当該スピーカから指向性をもって出力される音声が互いに相違する方向から受聴点に到達するときのｎ種類の伝達特性を入力音声のチャネルごとに記憶する。この構成によれば、音響空間の所定の位置に配置されたスピーカの指向特性が精度よく再現される。
【００１２】
さらに他の態様において、記憶手段は、所定の位置に配置されたスピーカに対して当該スピーカに対応するチャネルの入力音声信号を供給したときに出力される音声が音響空間の壁面において反射するときの反射特性を反映したｎ種類の伝達特性を入力音声信号のチャネルごとに記憶する。この態様によれば、音響空間の壁面における反射特性（あるいは吸音特性）が精度よく再現される。
【００１３】
音声の比較的に低域の成分は指向性をほとんど持たないという傾向がある。したがって、スピーカ（例えばサブウーファ）から出力された低域の成分は受聴者に対して略総ての方向から均等に到達することになる。このような特性を再現するために、本発明の他の態様における記憶手段は、所定の周波数よりも低い周波数帯域に属する入力音声信号から生成されるｎチャネルの各中間音声信号に対応したｎ種類の伝達特性として略同一の伝達特性を記憶する。この態様を別の観点から捉えると、効果付与手段は、所定の周波数よりも低い周波数帯域に属する入力音声信号を分岐したｎチャネルの信号の各々に略同一の伝達特性を付与して各中間音声信号を生成する。これらの態様によれば、所定の周波数よりも低い周波数帯域に属する入力音声信号が各出力音声信号に対して均等に振り分けられるから、特に低域の成分について現実の音響空間に近い音場を受聴者に知覚させることができる。
【００１４】
さらに他の態様において、記憶手段は、入力音声信号のチャネルごとにｎ種類の伝達特性を含む伝達特性群を、音響空間が互いに相違する複数の音響空間の各々について記憶し、効果付与手段は、記憶手段に記憶された複数の伝達特性群のうち何れかの伝達特性群に含まれる各伝達特性に基づいて各チャネルの入力音声信号ごとにｎチャネルの中間音声信号を生成する。この態様によれば、音響特性が相違する複数の音響空間における音場を選択的に再現することができる。複数の伝達特性群のうち出力音声信号の生成に利用される伝達特性群を選択するための方法は任意である。例えば、利用者による操作を受け付ける入力手段を具備する構成においては、この入力手段に対する入力に応じて何れかの伝達特性群を選択する構成が採用され得る。あるいは、何れかの伝達特性群がランダムに選択される構成や、何れかの伝達特性群が上位装置からの指示に応じて選択される構成も採用される。
【００１５】
なお、本発明に係る音声信号処理装置は、音声信号の処理のために専用されるＤＳＰ（Digital Signal Processor）などのハードウェアによって実現されるほか、パーソナルコンピュータなど各種のコンピュータとプログラムとの協働によっても実現される。このプログラムは、所定の位置に配置されたスピーカに対して当該スピーカに対応するチャネルの入力音声信号を供給したときに出力される音声が複数の経路を辿って互いに相違する方向から受聴点に到達するときのｎ種類の伝達特性を入力音声信号のチャネルごとに記憶する記憶手段を具備するコンピュータに、各チャネルの入力音声信号を分岐したｎチャネルの信号に対し、記憶手段に記憶された伝達特性のうち当該入力音声信号のチャネルに対応したｎ種類の伝達特性をそれぞれ付加することにより、各チャネルの入力音声信号ごとにｎチャネルの中間音声信号を生成する効果付与処理と、各チャネルの入力音声信号について生成されたｎチャネルの中間音声信号のうち互いに対応するもの同士を加算してｎチャネルの出力音声信号を生成するミキシング処理とを実行させる。このプログラムによっても、本発明に係るオーディオシステムや音声信号処理装置について上述したのと同様の作用および効果が得られる。なお、本発明に係るプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭなど可搬型の記録媒体に格納された形態にて利用者に提供されてコンピュータにインストールされるほか、ネットワークを介した配信の形態にてサーバ装置から提供されてコンピュータにインストールされる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、各スピーカの位置の調整や音声信号に対する信号処理のパラメータの調整を要することなく臨場感に富んだ所期の音場を再現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明の実施形態に係るオーディオシステムの構成を示すブロック図である。同図に示されるように、このオーディオシステムＡＳは、音声信号処理装置ＤとスピーカユニットＳとを有する。このうち音声信号処理装置Ｄは、スピーカユニットＳによる放音に適した５チャネルの音声信号（以下「出力音声信号」という）Ｒ1ないしＲ5を６チャネルの音声信号（以下「入力音声信号」という）Ｐ1ないしＰ6から生成するための装置である。以下では、出力音声信号Ｒ1ないしＲ5をチャネルごとに区別する必要がない場合には単に「出力音声信号Ｒ」と表記し、入力音声信号Ｐ1ないしＰ6をチャネルごとに区別する必要がない場合には単に「入力音声信号Ｐ」と表記する。
【００１８】
これら６チャネルの入力音声信号Ｐ1ないしＰ6は、音響空間の所定の位置に配置された複数のスピーカに各々が供給されたと仮定したときに、当該音響空間内の受聴点に居る受聴者に特定の音場が知覚されるように生成されている。図２は、入力音声信号Ｐ1ないしＰ6の生成に際して想定される音響空間Ａと各スピーカＳＶ1ないしＳＶ6および受聴点Ｐrとの位置関係を示す平面図である。同図に示されるように、音響空間Ａのうち受聴点Ｐrに所在する受聴者の正面にスピーカＳＶ1が配置され、右斜め前方にスピーカＳＶ2が配置され、左斜め前方にスピーカＳＶ3が配置され、右斜め後方にスピーカＳＶ4が配置され、左斜め後方にスピーカＳＶ5が配置され、任意の位置にスピーカＳＶ6が配置された場合を想定する。このような環境のもとで、各スピーカＳＶi（ｉは１≦ｉ≦６を満たす自然数）から入力音声信号Ｐiに応じた音声が出力されると、受聴点Ｐrに居る受聴者は特定の音場を知覚することになる。なお、入力音声信号Ｐ6は所定の周波数（例えば２００Ｈｚ）よりも低い周波数帯域に属する音声を示す信号であり、より具体的には、低音域の再生のためのスピーカＳＶ6（いわゆるサブウーファ）に供給されるという前提のもとで生成されている。
【００１９】
一方、図１に示されるスピーカユニットＳは、音声信号処理装置Ｄから伝送コード５０を介して供給される出力音声信号Ｒ1ないしＲ5に応じた音声を出力するための機器であり、出力音声信号Ｒのチャネル数に相当する合計５個のスピーカＳＰ1ないしＳＰ5と、これらのスピーカＳＰ1ないしＳＰ5を支持する支持部材４１とを備えている。図３（ａ）はスピーカユニットＳの構成を拡大して示す斜視図である。同図に示されるように、スピーカユニットＳの支持部材４１は略円環状の部材であり、その内径は人間の頭部の平均的な直径よりもひと回り大きい寸法となっている。各スピーカＳＰj（ｊは１≦ｊ≦５を満たす自然数）は、ひとつのチャネルの出力音声信号Ｒjに基づいて放音する手段であり、その放音面を支持部材４１の中心に向けた姿勢にて当該支持部材４１の内壁面に固定されている。
【００２０】
図３（ｂ）はスピーカユニットＳが使用されるときの様子を示す斜視図である。同図に示されるように、スピーカユニットＳは、支持部材４１が受聴者の頭部を包囲するように受聴者の頭部に装着される。したがって、スピーカユニットＳが装着されたとき、各スピーカＳＰjは受聴者の近傍において（ここでは受聴者の頭部に接触する位置にて）その頭部を取り囲む位置に配置される。さらに詳述すると、出力音声信号Ｒ1が供給されるスピーカＳＰ1は受聴者の正面に位置し、出力音声信号Ｒ2が供給されるスピーカＳＰ2は受聴者の右斜め前方に位置し、出力音声信号Ｒ3が供給されるスピーカＳＰ3は受聴者の左斜め前方に位置する。また、出力音声信号Ｒ4が供給されるスピーカＳＰ4は受聴者の右斜め後方に位置し、出力音声信号Ｒ5が供給されるスピーカＳＰ5は受聴者の左斜め後方に位置することになる。これらの各スピーカＳＰ1ないしＳＰ5から出力される音声を聴取することにより、受聴者は、図２に示した音響空間Ａに居る場合と同様の音場を知覚することができる。このような作用を実現するために、本実施形態に係る音声信号処理装置Ｄは、音響空間Ａに応じた音響効果を入力音声信号Ｐ1ないしＰ6に付与することによって出力音声信号Ｒ1ないしＲ5を生成する。
【００２１】
この音声信号処理装置Ｄは、例えばＤＳＰによって構成され、図１に示されるように、デコーダ１１、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換器１２、スイッチ１３、音声処理部２０、メモリ３０およびＤ／Ａ（Digital to Analog）変換器１６を具備する。ＤＶＤ再生装置など各種の機器から出力されたデジタルの音声信号はデジタル端子ＴＤinに入力される。デコーダ１１は、このデジタル端子ＴＤinに入力された６チャネル分の音声信号をデコードすることによりデジタルの入力音声信号Ｐ1ないしＰ6を生成して出力する。一方、ＡＶアンプなどの機器から出力されたアナログの音声信号はアナログ端子ＴＡinに入力される。Ａ／Ｄ変換器１２は、このアナログ端子ＴＡinに入力された６チャネル分の音声信号を順次にＡ／Ｄ変換することによりデジタルの入力音声信号Ｐ1ないしＰ6を生成して出力する。スイッチ１３は、デコーダ１１から出力された入力音声信号Ｐ1ないしＰ6とＡ／Ｄ変換器１２から出力された入力音声信号Ｐ1ないしＰ6との何れかを選択して音声処理部２０に出力する手段である。音声処理部２０は、６チャネルの入力音声信号Ｐ1ないしＰ6から５チャネルの出力音声信号Ｒ1ないしＲ5を生成する。これらの出力音声信号Ｒ1ないしＲ5はＤ／Ａ変換器１６によってアナログの出力音声信号Ｒ1ないしＲ5に変換されたうえで出力端子ＴoutからスピーカユニットＳに出力される。
【００２２】
次に、図４は、音声処理部２０の具体的な構成をメモリ３０とともに示すブロック図である。同図に示されるように、音声処理部２０は、入力音声信号Ｐのチャネル数に相当する合計６本の入力信号線Ｌinと出力音声信号Ｒのチャネル数に相当する合計５本の出力信号線Ｌoutとの各交差に対応するように処理ユニット２１と加算器２５とが配置された構成となっている。各入力信号線Ｌinはスイッチ１３から出力された各チャネルの入力音声信号Ｐiが入力される端子ｔｐiに接続されており、各出力信号線ＬoutはＤ／Ａ変換器１６に出力音声信号Ｒjを出力するための端子ｔｒjに接続されている。したがって、処理ユニット２１と加算器２５との各組は、縦６行×横５列のマトリクス状に配列することになる。各処理ユニット２１の入力端はひとつの入力信号線Ｌinに接続されている。端子ｔｐiから入力信号線Ｌinに供給された入力音声信号Ｐiは、出力音声信号Ｒのチャネル数に相当する合計５チャネルに分岐させられたうえで、その各々が当該入力信号線Ｌinに接続された処理ユニット２１に供給される。各処理ユニット２１は、その処理ユニット２１に設定された伝達関数ｈijに応じた信号処理を入力音声信号Ｐiに施して出力する手段であり、ＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタなど信号を加工するための各種の要素を含んでいる。以下では、第ｉ行に属する第ｊ列目の処理ユニット２１から出力される信号を「中間音声信号Ｑij」と表記する。すなわち、入力音声信号Ｐiを分岐させた合計５チャネルのうち第ｊ番目の入力音声信号Ｐiに対して伝達関数ｈijが示す特性を付加した信号が中間音声信号Ｑijである。各処理ユニット２１から出力された中間音声信号Ｑijは当該処理ユニット２１と対をなす加算器２５に供給される。これらの加算器２５は、各処理ユニット２１から出力された中間音声信号Ｑijを各列ごとに（すなわち出力音声信号Ｒのチャネルごとに）加算するための手段である。すなわち、第ｊ列目に属する６個の処理ユニット２１から出力された中間音声信号Ｑ1jないしＱ6jは同列の６個の加算器２５によって加算される。この加算された信号が出力音声信号Ｒjとして出力信号線Ｌoutから端子ｔｒjを介して出力される。したがって、音声処理部２０による処理は以下の式（１）によって表現される。この数式（１）から明らかなように、各出力音声信号Ｒjに対して総ての入力音声信号Ｐ1ないしＰ6が反映されることになる。
【数１】
2006081002.tif 000003
【００２３】
メモリ３０は、各処理ユニット２１に設定される伝達関数ｈijを記憶するための手段である。図４に示されるように、メモリ３０は、複数の伝達関数群Ｇを記憶している。ひとつの伝達関数群Ｇは、各々が縦６行×横５行のマトリクス状に配列された処理ユニット２１に設定される伝達関数ｈ11ないしｈ65を含む。操作子を備える入力機器（図示略）を利用者が操作して何れかの伝達関数群Ｇを指定すると、この指定された伝達関数群Ｇに含まれる伝達関数ｈ11ないしｈ65がメモリ３０から読み出されたうえで音声処理部２０の各処理ユニット２１に設定される。詳細については後述するが、伝達関数ｈ11ないしｈ65の内容は伝達関数群Ｇごとに相違している。したがって、利用者は、入力機器を適宜に操作することにより、出力音声信号Ｒ1ないしＲ5の特性を変更することができる。
【００２４】
次に、ひとつの伝達関数群Ｇを構成する各伝達関数ｈijを選定する方法について説明する。いま、図２に示されるように、音響空間Ａのうち本来的に予定されている位置にスピーカＳＶ1ないしＳＶ6が配置されている場合を想定する。この場合にひとつのスピーカＳＶ1から入力音声信号Ｐ1に基づいて出力される音声は、スピーカＳＶ1と受聴点Ｐrとを直線的に結ぶ経路（音線）Ｗ1を辿って方向Ｄ1から直接的に受聴点Ｐrに到達する成分のほか、スピーカＳＶ1から出力されて音響空間Ａにおける壁面にて反射したうえで方向Ｄ1とは異なる方向から間接的に受聴点Ｐrに到達する成分も含んでいる。例えば、スピーカＳＶ1から出力された音声のうち一部の成分は音響空間Ａの壁面Ａaにおける１回の反射を経たうえで方向Ｄ3から受聴点Ｐrに到達し（経路Ｗ3）、他の一部の成分は音響空間の壁面Ａaおよび壁面Ａbにおける２回の反射を経たうえで方向Ｄ5から受聴点Ｐrに到達する（経路Ｗ5）といった具合である。一方、本実施形態においては、スピーカユニットＳのスピーカＳＰ1ないしＳＰ5が受聴者の頭部の近傍に配置されるから、これらのスピーカＳＰ1ないしＳＰ5から出力された音声の総てが直接的に（すなわち壁面における反射を経ることなく）受聴者に到達することになる。このような環境においても図２の音響空間Ａの音場を利用者に知覚させるために、本実施形態においては、入力音声信号Ｐiに対して複数の経路Ｗ1ないしＷ5の各々に応じた伝達特性が付与されるように各伝達関数ｈijが選定されている。例えば、第１行目の入力信号線Ｌinに供給された入力音声信号Ｐ1に付与される伝達関数ｈ1jは、入力音声信号Ｐ1に応じた音声が図２のスピーカＳＶ1から出力されて音響空間Ａ内を経路Ｗjに沿って伝播したうえで方向Ｄjから受聴点Ｐrに到達するときの伝達特性を示している。したがって、中間音声信号Ｑijは、音響空間Ａに配置されたスピーカＳＶiから出力された音声のうち経路Ｗjを辿って受聴点Ｐrに到達する成分を表わす信号となる。例えば、入力音声信号Ｐ1から中間音声信号Ｑ13を生成するために利用される伝達関数ｈ13は、図２に示されるスピーカＳＶ1から入力音声信号Ｐ1に基づいて出力された音声のうち壁面Ａaにおける１回の反射を経たうえで受聴点Ｐrに到達する経路Ｗ3に応じた伝達特性を示すものとなる。ここではひとつのチャネルの入力音声信号Ｐiのみに着目したが、受聴点Ｐrには総てのスピーカＳＶ1ないしＳＶ6から出力された音声が到達する。これを再現するために、各出力音声信号Ｒjは、上述したように、入力音声信号Ｐ1ないしＰ6の各々から生成された中間音声信号Ｑ1jないしＱ6jを加算したものとなる。
【００２５】
ところで、音響空間Ａにおいて各スピーカＳＶiから出力される音声の伝達特性はその音声の周波数帯域ごとに相違する。例えば、各スピーカＳＶiから出力される音声に含まれる各周波数帯域ごとの成分は互いに指向特性が相違している。ここで、図５は、各スピーカＳＶiから出力される音声の周波数と強度との関係を示すグラフである。同図においては、スピーカＳＶiの音軸（スピーカＳＶiの正面方向に延長する軸）の方向に進行する音声の特性Ｔ0のほか、この音軸に対して３０度の角度をなす方向に進行する音声の特性Ｔ30と６０度の角度をなす方向に進行する音声の特性Ｔ60とが示されている。この図に示されるように、スピーカＳＶiから出力される音声のうち周波数が低い成分（特に２００Ｈｚよりも低域の成分）は広い範囲にわたって強度が略同一となる（すなわち指向性が低い）のに対し、周波数が高い成分は音軸からの角度が大きくなるほど強度が弱くなる（すなわち指向性が高い）。
【００２６】
また、各スピーカＳＶiから出力される音声が音響空間Ａの壁面にて反射するときの反射特性は周波数帯域ごとに相違する。ここで、図６は、壁面における吸音率（壁面に入射する音声のエネルギーと、このエネルギーから壁面にて反射した音声のエネルギーを差し引いたエネルギーとの比）と周波数との関係を壁面の材質ごとに示す表である。同図に示されるように、例えば壁面が「カーペット」である場合に着目すると、スピーカＳＶiから出力された音声のうち周波数が高い成分ほど吸音率が高い（すなわち、周波数が高い成分ほど壁面にて吸収されやすい）。また、音声の周波数と吸音率との関係は壁面の材質によっても相違する。
【００２７】
このように、スピーカＳＶiから出力される音声の特性は周波数帯域ごとに相違するため、本実施形態においては、周波数帯域ごとの伝達特性の相違が出力音声信号Ｒにて再現されるように各伝達関数ｈijの内容が選定される。以下、周波数帯域ごとに選定される伝達関数の内容について説明する。図７は、音声処理部２０においてひとつのチャネルの入力音声信号Ｐiに対して施される信号処理の具体的な内容を説明するためのブロック図である。同図に示されるように、ひとつのチャネルの入力音声信号Ｐiは４つの周波数帯域ＢaないしＢdに区分される。すなわち、入力音声信号Ｐiのうち周波数帯域Ｂaに属する成分がフィルタ（ローパスフィルタ）Ｆａによって抽出され、これよりも高域の周波数帯域Ｂbに属する成分がフィルタ（バンドパスフィルタ）Ｆｂによって抽出され、周波数帯域Ｂbよりも高域の周波数帯域Ｂcに属する成分がフィルタ（バンドパスフィルタ）Ｆｃによって抽出され、その残余の成分が周波数帯域Ｂdに属する成分として抽出される。
【００２８】
周波数帯域ＢaないしＢdの各々に属する成分は合計５チャネルの信号に分岐され、その各々に対して伝達関数Ｈ（Ｈaj、Ｈbj、Ｈcj、Ｈdj）に応じた特性が付加される。より具体的には、周波数帯域Ｂaに属する成分を分岐させた合計５チャネルの信号のうち第ｊ番目の信号には伝達関数Ｈajに応じた伝達特性が付与され、周波数帯域Ｂbに属する成分のうち第ｊ番目のチャネルの信号には伝達関数Ｈbjに応じた伝達特性が付与されるといった具合である。そして、各周波数帯域ＢaないしＢdの各々に属する成分のうち互いに対応するもの同士が加算される。以上の処理によって、入力音声信号Ｐiを分岐させた合計５チャネルの信号の各々に対して周波数帯域ごとに別個の伝達特性を付与した中間音声信号Ｑijが生成される。ここで、中間音声信号Ｑijは、音響空間ＡのスピーカＳＶiから出力された音声のうち経路Ｗjを辿って受聴点Ｐrに到達する成分を表わす信号であるから、伝達関数ＨajないしＨdjの各々は、入力音声信号Ｐiが示す音声を区分した周波数帯域ＢaないしＢdの各々について経路Ｗjにおける指向特性や反射特性を反映させたものとなる。例えば、伝達関数Ｈajは、スピーカＳＶiから出力されて経路Ｗjを伝播する音声のうち周波数帯域Ｂaに属する成分の指向特性と、この経路Ｗjを伝播する音声のうち周波数帯域Ｂaに属する成分が壁面にて反射の回数に応じた反射特性とが反映されたものとなる。
【００２９】
そして、図７に示した各処理を簡略化すると図８に示される内容となる。図８に示される伝達関数ｈijは、図７に示される各フィルタＦaないしＦdによるフィルタ処理と、伝達特性（Ｈa1ないしＨa5、Ｈb1ないしＨb5、……）を付与する処理と、各チャネル同士の加算処理とを総合的に反映させたものである。したがって、伝達関数ｈijは、入力音声信号Ｐiの周波数帯域ごとに経路Ｄjに応じた指向特性と反射特性とを付与する内容となる。この図８に示された要素は図４においてひとつのチャネルＰiから５チャネル分の中間音声信号Ｑi1ないしＱi5を生成するための要素にほかならない。すなわち、図８において伝達関数ｈijが設定される各要素は、図４に示した音声処理部２０を構成する各処理ユニット２１に相当している。このことから明らかなように、音声処理部２０の各処理ユニット２１に設定される伝達関数ｈijは、入力音声信号Ｐiの周波数帯域（ＢaないしＢd）ごとに経路jにおける指向特性と反射特性とを付与する内容となる。なお、図８に示された要素が入力音声信号Ｐiのチャネル数だけ配列され、さらに各処理ユニット２１から出力された中間音声信号Ｑijを出力音声信号Ｒjのチャネルごとに加算する加算器２５が設けられることによって音声処理部２０が構成される。
【００３０】
ところで、上述したように入力音声信号Ｐ6は低周波数の音声を示す信号である。このような音声は図５にも示したように指向性が低いため、略均等な特性にて総ての方向から受聴点Ｐrに到達するという傾向がある。このような特性を再現するために、各伝達関数群Ｇを構成する伝達関数ｈ11ないしｈ65のうち入力音声信号Ｐ6の加工に利用される伝達関数ｈ61ないしｈ65は略同一の内容となっている。したがって、図４の第６行目に属する合計５個の処理ユニット２１は、第６行目の入力信号線Ｌinに供給される入力音声信号Ｐ6を分岐した合計５チャネルの信号の各々に対して略同一の伝達特性を付与することによって中間音声信号Ｑ61ないしＱ65を生成する。換言すると、入力音声信号Ｐ6は、音声処理部２０において各出力音声信号Ｒ1ないしＲ5に略均等に振り分けられる。この結果、入力音声信号Ｐ6が示す音声は、スピーカユニットＳの総てのスピーカＳＰ1ないしＳＰ5から略同一の特性（音量）にて出力される。
【００３１】
なお、各伝達関数ｈijを求めるための方法は任意である。例えば、音響空間ＡにてスピーカＳＶiから音声を発生したときの各経路Ｗjを鏡像法など幾何音響学に基づく方法によって特定し、この経路Ｗjに応じた指向特性や反射特性をシミュレーションによって算定することによって各伝達関数ｈijが求められる。あるいは、実際の音響空間Ａに配置されたスピーカＳＶiから音声を出力したうえで受聴点Ｐrに対する各方向から到来する音声を測定し、この測定の結果に基づいて各伝達関数ｈijを求めてもよい。
【００３２】
ひとつの伝達関数群Ｇに含まれる伝達関数ｈ11ないしｈ65は以上の手順によって選定される。本実施形態においては、上述したように、各々を構成する伝達関数ｈ11ないしｈ65の内容が相違する複数の伝達関数群Ｇがメモリ３０に記憶されている。各伝達関数群Ｇは、音響特性が相違する別個の音響空間Ａについて算定された伝達関数ｈ11ないしｈ65を含んでいる。例えば、図６に示したように、音響空間Ａについて想定される壁面の材質が相違すれば、その反射特性も相違することになる。また、音響空間Ａに配置されるスピーカＳＶiの特性（特に指向特性）も様々である。そこで、本実施形態においては、音響空間Ａの壁面の材質または形態（形状または大きさ）や各スピーカＳＶiの指向特性といった種々の音響特性が互いに相違する複数の音響空間Ａ（例えば映画館やライブハウスなど）の各々について上述した手順にて伝達関数ｈ11ないしｈ65が選定され、その各々を含む複数の伝達関数群Ｇがメモリ３０に記憶されるようになっている。したがって、これらの伝達関数群Ｇのうち利用者によって選択されたものに含まれる伝達関数ｈ11ないしｈ65を音声処理部２０の各処理ユニット２１に設定して出力音声信号Ｒ1ないしＲ5を生成することにより、利用者が所望する音響空間Ａの音場をスピーカユニットＳによって再現することができる。
【００３３】
以上に説明したように、本実施形態においては、メモリ３０に記憶された伝達関数に基づいて各入力音声信号Ｐiの特性が総ての出力音声信号Ｒ1ないしＲ5に反映される。例えば、音響空間Ａに配置されたスピーカＳＶiから入力音声信号Ｐiに基づいて出力された音声が音響空間Ａの壁面における反射を経たうえで特定の方向から受聴点Ｐrに到達することが想定されているとすれば、スピーカユニットＳのうちその方向に対応したスピーカＳＰjから出力される音声に対して当該入力音声信号Ｐiに応じた音声が付加されるといった具合である。したがって、スピーカユニットＳのスピーカＳＰ1ないしＳＰ5が受聴者の頭部の近傍に位置しているにも拘わらず（つまり図２に示したスピーカＳＶ1ないしＳＶ6とは相違する位置に配置されているにも拘わらず）、入力音声信号Ｐ1ないしＰ6を作成するときに予定されている音場が再現されることになる。すなわち、スピーカＳＰ1ないしＳＰ5の位置の調整は本来的に不要であり、さらにはスピーカＳＰ1ないしＳＰ5の位置に応じた補正も不要である。また、本実施形態においては、各入力音声信号Ｐiが示す音声の周波数帯域ごとに別個の伝達特性（指向特性や反射特性）が付加されることによって出力音声信号Ｒ1ないしＲ5が生成される。したがって、音響空間Ａにおける実際の音響特性を精度よく反映させた音場を利用者に知覚させることができる。
【００３４】
また、本実施形態においては、複数の伝達関数群Ｇの何れかが選択的に出力音声信号Ｒ1ないしＲ5の生成に適用されるから、種々の音響空間における音場を再現することができるという利点がある。特に、何れかの伝達関数群Ｇが利用者によって選択されるから、利用者の好みに応じた音響空間の音場が再現される。さらに、本実施形態においては、スピーカＳＰ1ないしＳＰ5が受聴者の頭部に近接するように配置されるからスピーカユニットＳの小型化が図られるとともに、スピーカＳＰ1ないしＳＰ5から出力される音声は小音量で足りるから周囲に迷惑をかけることなく臨場感に富んだ音場を体験することができる。
【００３５】
加えて、本実施形態においては、低音域の音声が総てのスピーカＳＰ1ないしＳＰ5から出力されるから、各々のスピーカＳＰiは低音域の再生能力が低いもので足りる。したがって、スピーカユニットＳの製造コストを低減することができるという利点もある。また、音響空間Ａに配置されたスピーカＳＶiから低音域の音声を出力した場合には当該音響空間Ａの各壁面間において定在波が発生して音圧の分布が不均一になるといった問題が生じ得る。これに対し、本実施形態においてはスピーカＳＶiから出力された音声の大部分が直接的に受聴者に聴取されるから、低音域の音声についても定在波の発生を回避することができる。
【００３６】
なお、本実施形態において各入力音声信号Ｐ1ないしＰ5に付加される伝達関数ｈijは、各スピーカＳＶiから出力される音声のうち特定の広がりをもった周波数帯域や当該音声が受聴点Ｐrに到達する各方向（Ｄ1ないしＤ5）を含む広がりをもった領域について設定される点で、単にひとつの音源から直接的に受聴者の耳に至るまでの特性を示すＨＲＴＦ（頭部伝達関数）とは根本的に相違する。したがって、音声信号にＨＲＴＦを付加してスピーカから出力する構成のもとでは受聴者により知覚される音場がその頭部や耳の形状に応じてバラつく（すなわち所期の音場と相違する）のに対し、本実施形態においては、受聴者の頭部や耳の形状に応じて（あるいはその他の事情によって）各スピーカＳＰ1ないしＳＰ5の位置が所期の位置から多少ずれたとしてもその相違の影響は小さく、したがって受聴者には所期の音場を知覚させることができるという利点がある。
【００３７】
＜変形例＞
上記実施形態には種々な変形が加えられる。具体的な変形の態様を例示すれば以下の通りである。
【００３８】
（１）スピーカユニットＳの形態は任意である。例えば、上記実施形態においては受聴者の頭部に装着されるスピーカユニットＳを例示したが、受聴者の首部にネックレスのように巻き掛けられる形態のスピーカユニットも採用される。また、スピーカユニットＳを構成するスピーカＳＰ1ないしＳＰ5が音波を直接的に出力するものである必要は必ずしもなく、例えば出力音声信号Ｒ1ないしＲ5に応じた振動を受聴者の頭部に発生させる（この作用も本発明にいう「出力音声信号に基づいて放音する」という概念に含まれる）骨伝導スピーカをスピーカＳＰ1ないしＳＰ5として採用してもよい。
【００３９】
（２）上記実施形態においては入力音声信号Ｐを合計６チャネルとし出力音声信号Ｒを合計５チャネルとしたが、これらの信号のチャネル数が任意であることはもちろんである。また、上記実施形態においては伝達関数ｈijに対して指向特性および反射特性を反映させた構成を例示したが、伝達関数ｈijに反映される特性はこれに限られない。例えば、音響空間Ａ内に配置された各スピーカＳＶiから入力音声信号Ｐiに基づいて出力された音声の各周波数帯域ごとの減衰特性を反映した伝達関数を採用してもよい。
【００４０】
（３）上記実施形態においては音声処理装置Ｄの全体がＤＳＰによって構成される場合を例示したが、この音声処理装置の一部または全部は、コンピュータがプログラムを実行することによっても実現される。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態に係るオーディオシステムの構成を示すブロック図である。
【図２】仮想音響空間における各スピーカと仮想受聴点との位置関係を示す図である。
【図３（ａ）】スピーカユニットの外観を示す斜視図である。
【図３（ｂ）】スピーカユニットが使用されている状態を示す斜視図である。
【図４】音声処理部およびメモリの構成を示すブロック図である。
【図５】スピーカから出力される音声の周波数と強度との関係を示すグラフである。
【図６】スピーカから出力される音声の周波数と各材質の壁面における音声の吸音率との関係を示す表である。
【図７】各チャネルの入力音声信号に対して施される処理の具体的な内容を示すブロック図である。
【図８】各チャネルの入力音声信号に対して施される処理を簡略化して示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４２】
ＡＳ……オーディオシステム、Ｄ……音声信号処理装置、１１……デコーダ、１２……Ａ／Ｄ変換器、１３……スイッチ、２０……音声処理部、１６……Ｄ／Ａ変換器、Ｌin……入力信号線、Ｌout……出力信号線、２１……処理ユニット、２５……加算器、３０……メモリ、Ｓ……スピーカユニット、ＳＰj（ＳＰ1ないしＳＰ5）……スピーカ、４１……支持部材、Ｐi（Ｐ1ないしＰ6）……入力音声信号、Ｑij（Ｑ11ないしＱ65）……中間音声信号、Ｒj（Ｒ1ないしＲ5）……出力音声信号、５０……伝送コード、Ａ……音響空間、ＳＶi（ＳＶ1ないしＳＶ6）……スピーカ、Ｐr……受聴点、Ｇ……伝達関数群。
【図１】
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【図２】
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【図３（ａ）】
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【図３（ｂ）】
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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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