(57)【要約】【課題】スピーカと視聴者の位置関係に左右されること無く、また、コンテンツが有するサラウンド感を損なうことなく、更に、スピーカから再生されていることを意識させない全方向に繋ぎ目の無い自然なサラウンドを感じさせるような音場再生を５．１チャンネルのスピーカ構成で実現すること。【解決手段】例えば、ＦＬ信号を信号処理部２００でイコライズしてスピーカ４０１（ＦＬ）とスピーカ４０３（ＳＬ）に供給することにより、これらのスピーカに挟まれた仮想スピーカ４１１（ＶＦＬ）の位置に音像定位させる場合、間接音を含めた仮想音源方向を測定し、その測定結果で上記２つのスピーカへの信号配分比を制御することで、所望の仮想スピーカ位置に音像定位させる。【選択図】図１
2011193195.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の入力信号及び第二の入力信号を処理して第一のスピーカ及び第２のスピーカに出力する信号処理部と、
前記第一のスピーカ及び前記第二のスピーカから視聴点に到来する直接音及び間接音を合成した合成音の仮想的な音源方向角度を測定し、この測定した仮想的な音源方向角度を基に前記信号処理部を制御する測定部とを備え、
前記信号処理部は、前記第一の入力信号を第一のイコライザ特性でイコライズし第一の遅延特性で遅延させると共に第一の係数でレベル調整する第一の信号処理器と、前記第一の入力信号を第二のイコライザ特性でイコライズし第二の遅延特性で遅延させると共に第二の係数でレベル調整する第二の信号処理器と、前記第一の入力信号を第三の係数でレベル調整した信号と前記第一の信号処理器の出力信号とを加算し前記第一のスピーカに出力する第一の加算器と、前記第二の入力信号を第四の係数でレベル調整した信号と前記第二の信号処理器の出力信号とを加算し前記第二のスピーカに出力する第二の加算器とを有し、
前記測定部は、測定時に、前記信号処理部に対して前記第三の係数及び前記第四の係数がゼロになるように制御すると共に、前記仮想的な音源方向角度が、前記第一のスピーカと前記第二のスピーカとの間の所定位置に想定した仮想スピーカの角度となるように、前記信号処理部の前記第一の係数と前記第二の係数との配分比を制御することを特徴とする音響再生装置。
【請求項２】
前記測定部は、単一指向特性のマイクを少なくとも１つ用いて、前記視聴点に所定角度刻みで到来する前記合成音の音圧特性を測定し、この測定結果を基に、前記仮想的な音源方向角度を算出することを特徴とする請求項１記載の音響再生装置。
【請求項３】
前記測定部は、前記マイクで測定した前記音圧特性に対して、前記所定角度刻みの頭部伝達特性の周波数特性でイコライズしたものを前記測定結果とすることを特徴とする請求項２記載の音響再生装置。
【請求項４】
前記第一のイコライザ特性は、前記仮想スピーカから前記視聴点への頭部伝達関数を前記第一のスピーカから前記視聴点への頭部伝達関数で除した特性であり、
前記第二のイコライザ特性は、前記仮想スピーカから前記視聴点への頭部伝達関数を前記第二のスピーカから前記視聴点への頭部伝達関数で除した特性であることを特徴とする請求項１記載の音響再生装置。
【請求項５】
前記信号処理部は、前記第一の信号を第五の係数でレベル調整して前記第一の信号処理器及び前記第二の信号処理器に供給し、
前記測定部は、前記信号処理部の前記第五の係数を変化させるための視聴者が調整可能な調整手段を有することを特徴とする請求項１記載の音響再生装置。
【請求項６】
前記第一のスピーカ及び前記第二のスピーカは、５．１チャンネルのスピーカ構成におけるフロントＬチャンネルスピーカ及びサラウンドＬチャンネルスピーカ、又はフロントＲチャンネルスピーカ及びサラウンドＲチャンネルスピーカ、又はサラウンドＬチャンネルスピーカ及びサラウンドＲチャンネルスピーカであることを特徴とする請求項１記載の音響再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、家庭用シアターシステム（ホームシアター）の基本形態である、一組のサラウンドチャンネルスピーカを含む５．１チャンネルのスピーカシステム、或いは、二組のサラウンドチャンネルスピーカを含む７．１チャンネルのスピーカシステムであるにも係らず、音場感豊かな拡散音場を再現するための音響再生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
昨今、ディジタル放送やブルーレイディスクのようにハイビジョン、マルチチャンネル音声を提供するメディアの出現により、家庭で手軽に高画質高音質なコンテンツを楽しめる様になってきた。更に薄型大画面テレビの普及に伴い、家庭で映画を楽しむためのホームシアターが脚光を浴びている。特に大画面に負けない高音質高臨場な再生音を提供できるオーディオ再生システムが望まれている。特にブルーレイディスクは、１３．１チャンネルの音声信号を記録するフォーマットを有しており（現状のコンテンツでは７．１チャンネルが最大）、その再生音がもたらす臨場感あふれる音場に期待が膨らむ。一方、チャンネル数が増えるほど臨場感は高まるが、それを再生するためのスピーカの数が増え、家庭で扱うホームシアターでの手軽さからは遠くなる方向である。
【０００３】
そこで、従来より７．１チャンネルの信号を５．１チャンネルのスピーカで再生するマルチチャンネル音場再生方式を有するマルチチャンネル音場再生装置が提案されている。
【０００４】
図９は従来のマルチチャンネル音場再生装置の一例を示した図である（特許文献１参照）。
【０００５】
以下、図９を参照しながら、従来のマルチチャンネル音場再生装置について、その動作を説明する。
【０００６】
図９は７．１チャンネルの信号を５．１チャンネルのスピーカで再生するマルチチャンネル音場再生方式の例であり、バックサラウンド信号ＢＬ、ＢＲの和信号と差信号とを生成する演算部Ｆ１ａと、この和信号を処理するＦＩＲフィルタＦ１ｂと、差信号を処理するＦＩＲフィルタＦ１ｃと、ＦＩＲフィルタＦ１ｂ、Ｆ１ｃで処理された信号の和信号と差信号とを生成する演算部Ｆ１ｄと、演算部Ｆ１ｄで処理された和信号、差信号をそれぞれサイドサラウンド信号ＳＬ、ＳＲに加算する加算器ａ、加算器ｂとで構成されている。
【０００７】
５．１チャンネル方式でのオーディオ再生については、図１１に示すような、ＩＴＵ−Ｒ  ＢＳ．７７５−１勧告のスピーカ配置が推奨されていて、７．１チャンネルで付加されるバックサラウンドチャンネルは、ＳＬ，ＳＲよりも更に後方の１５０度辺りに設置されている。本従来例では、バックサラウンドチャンネルの音声信号ＢＬ，ＢＲを信号処理して、サラウンドチャンネル信号ＳＬ，ＳＲに加算することで、バックサラウンドチャンネル用のスピーカを装備しない５．１チャンネルのスピーカ構成で、７．１チャンネルの効果を出すものである。
【０００８】
まず、５．１チャンネルのサラウンドスピーカＳＬ，ＳＲを１２０度方向（視聴者の左右斜め後方）ではなく、９０度方向（視聴者の左右真横方向）に配置する。
【０００９】
バックサラウンド信号の処理は、図１０に示すように、一対のバックサラウンド信号ＢＬ，ＢＲの和差成分を生成し、次に和信号はＦＩＲフィルタＦ１ｂで処理し、差信号はＦＩＲフィルタＦ１ｃで処理し、これらの和差信号を生成してＳＬ，ＳＲスピーカに出力すると、求めるＦＩＲフィルタＦ１ｂ，Ｆ１ｃの伝達特性Ｐ、Ｎは
Ｐ＝（Ｆ＋Ｋ）／(Ｓ＋Ａ)
Ｎ＝（Ｆ−Ｋ）／(Ｓ−Ａ)
で示される。ここで、Ｓは実スピーカＳＬ，ＳＲから視聴者の同じ側の耳までの伝達特性、Ａは実スピーカＳＬ，ＳＲから視聴者の逆側の耳までの伝達特性、Ｆは音像を定位させたい位置に想定した仮想スピーカＢＬ，ＢＲから視聴者の同じ側の耳までの伝達特性、Ｋは仮想スピーカＢＬ，ＢＲから視聴者の逆側の耳までの伝達特性とし、視聴者の頭部伝達関数を使用する。
【００１０】
このように一対のバックサラウンド信号ＢＬ，ＢＲは音像定位処理され、加算器ａ、加算器ｂによりＳＬ，ＳＲチャンネルの音声信号にそれぞれ加算し、ＳＬ，ＳＲチャンネルの出力信号として左右サイドサラウンドスピーカＳＬ，ＳＲへ供給し再生する。この様にしてバックサラウンド信号を音像定位処理し、サイドサラウンドスピーカに加算し、再生することで、５．１チャンネルスピーカ構成で７．１チャンネルのもつ音像定位と臨場感を一般家庭で簡単に形成できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−３４１２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、従来の技術ではサラウンドスピーカを視聴者の真横方向に設置して、サラウンドバック用の頭部伝達特性を忠実に再現できるような構成をとるため、サラウンドスピーカと視聴者の位置関係にその効果が大きく左右される問題点を有していた。
【００１３】
また、真横方向にスピーカを設置するため、本来のサラウンドチャンネルで形成される音場が忠実に再現できない問題点を有していた。
【００１４】
更に、本従来の技術で７．１チャンネルスピーカを仮に完全に再現できたとしても、７．１チャンネルを越える全方向に繋ぎ目の無い自然なサラウンドを感じさせるような音場再生をすることができない問題点を有していた。
【００１５】
また、実際にスピーカが設置される部屋の影響等により、本来のサラウンドチャンネルで形成される音場が忠実に再現できない問題点を有していた。
【００１６】
本発明は、従来技術の有する課題を解決するもので、スピーカと視聴者の位置関係に左右されること無く、また、コンテンツが有するサラウンド感を損なうことなく、更に、スピーカから再生されていることを意識させない全方向に繋ぎ目の無い自然なサラウンドを感じさせるような音場再生を５．１チャンネルのスピーカ構成で実現する音響再生装置を構成することを目的とする。
【００１７】
さらに、本発明は、実際にスピーカが設置される部屋の状況に応じて、本来のサラウンドチャンネルで形成される音場を最適に再現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決するために、本発明の音響再生装置は、第一の入力信号及び第二の入力信号を処理して第一のスピーカ及び第２のスピーカに出力する信号処理部と、前記第一のスピーカ及び前記第二のスピーカから視聴点に到来する直接音及び間接音を合成した合成音の仮想的な音源方向角度を測定し、この測定した仮想的な音源方向角度を基に前記信号処理部を制御する測定部とを備え、前記信号処理部は、前記第一の入力信号を第一のイコライザ特性でイコライズし第一の遅延特性で遅延させると共に第一の係数でレベル調整する第一の信号処理器と、前記第一の入力信号を第二のイコライザ特性でイコライズし第二の遅延特性で遅延させると共に第二の係数でレベル調整する第二の信号処理器と、前記第一の入力信号を第三の係数でレベル調整した信号と前記第一の信号処理器の出力信号とを加算し前記第一のスピーカに出力する第一の加算器と、前記第二の入力信号を第四の係数でレベル調整した信号と前記第二の信号処理器の出力信号とを加算し前記第二のスピーカに出力する第二の加算器とを有し、前記測定部は、測定時に、前記信号処理部に対して前記第三の係数及び前記第四の係数がゼロになるように制御すると共に、前記仮想的な音源方向角度が、前記第一のスピーカと前記第二のスピーカとの間の所定位置に想定した仮想スピーカの角度となるように、前記信号処理部の前記第一の係数と前記第二の係数との配分比を制御することを特徴とするものである。
【００１９】
また、前記測定部は、単一指向特性のマイクを少なくとも１つ用いて、前記視聴点に所定角度刻みで到来する前記合成音の音圧特性を測定し、この測定結果を基に、前記仮想的な音源方向角度を算出することを特徴とするものである。
【００２０】
また、前記測定部は、前記マイクで測定した前記音圧特性に対して、前記所定角度刻みの頭部伝達特性の周波数特性でイコライズしたものを前記測定結果とすることを特徴とするものである。
【００２１】
また、前記第一のイコライザ特性は、前記仮想スピーカから前記視聴点への頭部伝達関数を前記第一のスピーカから前記視聴点への頭部伝達関数で除した特性であり、前記第二のイコライザ特性は、前記仮想スピーカから前記視聴点への頭部伝達関数を前記第二のスピーカから前記視聴点への頭部伝達関数で除した特性であることを特徴とするものである。
【００２２】
また、前記信号処理部は、前記第一の信号を第五の係数でレベル調整して前記第一の信号処理器及び前記第二の信号処理器に供給し、前記測定部は、前記信号処理部の前記第五の係数を変化させるための視聴者が調整可能な調整手段を有することを特徴とするものである。
【００２３】
また、前記第一のスピーカ及び前記第二のスピーカは、５．１チャンネルのスピーカ構成におけるフロントＬチャンネルスピーカ及びサラウンドＬチャンネルスピーカ、又はフロントＲチャンネルスピーカ及びサラウンドＲチャンネルスピーカ、又はサラウンドＬチャンネルスピーカ及びサラウンドＲチャンネルスピーカであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の音場制御装置は、上記構成により、実際に設置される５．１チャンネルのスピーカ構成で、広いサービスエリアを持ち、コンテンツが有するサラウンド感を損なうことなく、更に、スピーカから再生されていることを意識させない全方向に繋ぎ目の無い自然なサラウンドを感じさせるような音場再生、更に、意図通り（例えば、特定のチャンネルの音圧や広がり感を強調する）の音場再生も簡単な構成で正確に実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態１における音響再生装置のブロック図
【図２】本発明の実施の形態１におけるスピーカ配置の説明図
【図３】本発明の実施の形態１における信号処理部のブロック図
【図４】頭部伝達特性を示す特性図
【図５】本発明の実施の形態１におけるイコライザ特性例を示す図
【図６】本発明の実施の形態１における測定時の信号処理部の状態を示す図
【図７】本発明の実施の形態１における測定結果例を示す図
【図８】本発明の実施の形態４における調整例の音圧特性のイメージ図
【図９】従来のオーディオ再生装置のブロック図
【図１０】従来のオーディオ再生装置の動作を示す図
【図１１】ＩＴＵ−Ｒ  ＢＳ．７７５−１勧告のスピーカ配置図
【発明を実施するための形態】
【００２６】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１における音響再生装置について、以下にその動作と各構成要素を詳しく説明する。
【００２７】
図１は本発明の実施の形態１における音響再生装置の構成を示すブロック図である。  図１に示す音響再生装置は、５．１チャンネルのスピーカシステムを用いて、７．１チャンネル信号を、１１．１チャンネルに相当する音場で再生するものである。
【００２８】
図１において、１００は、７．１チャンネルのマルチチャンネルオーディオ信号、すなわち、フロントＬチャンネル信号（ＦＬ信号）、フロントＲチャンネル信号（ＦＲ信号）、サラウンドＬチャンネル信号（ＳＬ信号）、サラウンドＲチャンネル信号（ＳＲ信号）、サラウンドバックＬチャンネル信号（ＢＬ信号）、サラウンドバックＲチャンネル信号（ＢＲ信号）、センターチャンネル信号（Ｃ信号）および低音効果チャンネル信号（ＬＦＥ信号）を発生する信号発生部であり、具体例としては、７．１チャンネルのオーディオ信号コンテンツを有するブルーレイディスクとその再生プレーヤをさす。２００は、信号発生部１００の出力信号に対して１１．１チャンネルのスピーカシステムにて再生した音場に相当する音場を５．１チャンネルのスピーカシステムにて再生するための信号処理を施す信号処理部、３００は、信号処理部２００の出力信号を電力増幅する電力増幅部、４０１はフロントＬチャンネル用のスピーカ（ＦＬスピーカ）、４０２はフロントＲチャンネル用のスピーカ（ＦＲスピーカ）、４０３はサラウンドＬチャンネル用のスピーカ（ＳＬスピーカ）、４０４はサラウンドＲチャンネル用のスピーカ（ＳＲスピーカ）、４０５はセンターチャンネル用のスピーカ（Ｃスピーカ）、４０６は低音効果チャンネル用のスピーカ（ＬＦＥスピーカ）であり、これらのスピーカ４０１〜４０６は、５．１チャンネルのスピーカシステムを構成する。５００は、視聴点に配置されるマイク、６００はマイク５００の出力信号に基づき視聴点に所定刻み角度で到来する再生音の音圧特性を求め、それを処理した結果に基づいて信号処理部２００を制御する測定部である。
【００２９】
図２は、本発明の実施の形態１における音響再生装置において、再現する仮想スピーカ４１１〜４１６及び実際に存在するスピーカ４０１〜４０６の配置を示す。
【００３０】
図３は、信号処理部２００の具体的な構成を示す。２１０は、測定部６００の出力に基づき、入力信号を選択切替するスイッチ２１１〜２１７を含むスイッチ群である。２２０は、測定部６００の出力に基づき、スイッチ２１１〜２１７の出力信号のレベルを調整するレベル調整器２２１〜２３１を含むレベル調整器群である。２４１〜２５２はイコライザとディレイがカスケード接続された遅延イコライザであって、遅延イコライザ２４１，２４３はレベル調整器２２２の出力信号を入力し、遅延イコライザ２４２，２４４はレベル調整器２２３の出力信号を入力し、遅延イコライザ２４５，２４７はレベル調整器２２５の出力信号を入力し、遅延イコライザ２４６，２４８はレベル調整器２２７の出力信号を入力し、遅延イコライザ２４９，２５１はレベル調整器２２９の出力信号を入力し、遅延イコライザ２５０，２５２はレベル調整器２３０の出力信号を入力する。２６０は、測定部６００の出力に基づき、遅延イコライザ２４１〜２５２の出力信号のレベルを調整するレベル調整器２６１〜２７２を含むレベル調整器群である。２８１はレベル調整器２２１，２６１，２６２の出力信号を加算する加算器、２８２はレベル調整器２６３〜２６６の出力信号を加算する加算器、２８３はレベル調整器２６７〜２７０の出力信号を加算する加算器、２８４はレベル調整器２３１，２７１，２７２の出力信号を加算する加算器である。
【００３１】
以上のように構成された本発明の実施の形態１における音場再生装置に関して、その動作を詳細に説明する。
【００３２】
信号発生部１００から出力される７．１チャンネルのオーディオ信号は、信号処理部２００に入力される。信号処理部２００では、７．１チャンネルのコンテンツに対して、図２に示す実スピーカおよび仮想スピーカを含む１１．１チャンネルのスピーカシステム構成で再生したときに形成される音場を、５．１チャンネルのスピーカシステムで再現するための信号処理を施す。ここでは、５．１チャンネルのスピーカシステムの配置は、図１１に示すＩＴＵ（国際電気通信連合）−Ｒ  ＢＳ１０  ＴＧ１０／１勧告７７５−１にて規定されるようなスピーカ配置（視聴者に対して、センタースピーカを０度、フロントスピーカを左右夫々３０度、サラウンドスピーカを左右夫々１２０度の同心円上に配置）とする。
【００３３】
一方、実スピーカ以外に再現したい仮想スピーカとして、再生コンテンツに含まれるサラウンドバックＬチャンネル信号（ＢＬ信号）を再生するサラウンドバックチャンネルの仮想スピーカ４１５（ＶＢＬスピーカ）、およびサラウンドバックＲチャンネル信号（ＢＲ信号）を再生するサラウンドバックチャンネル用の仮想スピーカ４１６（ＶＢＲスピーカ）を配置している。
【００３４】
また、５．１チャンネルや７．１チャンネルのスピーカ配置では、フロントチャンネルとサラウンドチャンネルのスピーカ間隔が左右夫々９０度開くため、フロントチャンネルとサラウンドチャンネル間の継ぎ目の無い音場感が不足する。これを改善するために、スピーカ４０１（ＦＬスピーカ）とスピーカ４０３（ＳＬスピーカ）との間の左６０度の位置にＦＬ信号を定位させるための仮想スピーカ４１１（ＶＦＬスピーカ）と、左９０度の位置にＳＬ信号を定位させるための仮想スピーカ４１３（ＶＳＬスピーカ）とを配置し、同様にスピーカ４０２（ＦＲスピーカ）とスピーカ４０４（ＳＲスピーカ）との間の右６０度の位置にＦＲ信号を定位させるための仮想スピーカ４１２（ＶＦＲスピーカ）と、右９０度の位置にＳＲ信号を定位させるための仮想スピーカ４１４（ＶＳＲスピーカ）とを配置している。
【００３５】
従って、本発明の実施の形態１では、Ｃ（０度）、ＦＬ（左３０度）、ＶＦＬ（左６０度）、ＦＲ（右３０度）、ＶＦＲ（右６０度）、ＳＬ（左１２０度）、ＳＲ（右１２０度）、ＶＢＬ（左１５０度）、ＶＢＲ（右１５０度）、ＬＦＥの１１．１チャンネルの各チャンネルのスピーカで再生する音場を、５．１チャンネルのスピーカシステムで再現する。
【００３６】
ここで、実在する実スピーカで実在しないチャンネルに該当する仮想スピーカからの再生音（特に音源定位）を再現する一般的な方法に関して説明する。
【００３７】
再生したい仮想スピーカＶの設置角を挟む形で実在する２本の実スピーカＡ，Ｂを用いて実現する。２つのスピーカから同一音源を再生すると、２本のスピーカからの再生音の合成音は、そのレベル比の重み付けでベクトル合成した位置に音源が定位するように生成できる。即ち、視聴位置から見た実スピーカＡと仮想スピーカＶとの成す角度をａ、実スピーカＢと仮想スピーカＶとの成す角度をｂとすると、スピーカＡ，ＢのレベルＰＡ、ＰＢは、それぞれ、
【００３８】
【数１】
2011193195.tif 000003
【００３９】
【数２】
2011193195.tif 000004
【００４０】
となる。すなわち、ＰＡとＰＢの比は
【００４１】
【数３】
2011193195.tif 000005
【００４２】
となる。
【００４３】
このスピーカＡをスピーカ４０１（ＦＬスピーカ）に、スピーカＢをスピーカ４０３（ＳＬスピーカ）に、スピーカＶを仮想スピーカ４１１（ＶＦＬスピーカ）に夫々当て嵌めると、ａ＝３０度、ｂ＝６０度となるから、（数３）から、ＰＡ：ＰＢ＝０．８６：０．５となる。これを図３のレベル調整器２６１と２６３に当て嵌めて、レベル調整器２６１の係数Ｋ６１には０．８６を設定し、レベル調整器２６３の係数Ｋ６３には０．５を設定すればよい。
【００４４】
また、スピーカＶを仮想スピーカ４１３（ＶＳＬスピーカ）に当て嵌めると、ａ＝６０度、ｂ＝３０度となるから、（数３）から、ＰＡ：ＰＢ＝０．５：０．８６となる。これを図３のレベル調整器２６２と２６４に当て嵌めて、レベル調整器２６２の係数Ｋ６２には０．５を設定し、レベル調整器２６４の係数Ｋ６４には０．８６を設定すればよい。
【００４５】
Ｒ側のレベル調整器２６９〜２７２の係数Ｋ６９〜７２にも、同様にして、０．８６，０．５，０．５，０．８６を設定すればよい。
【００４６】
また、スピーカＡをスピーカ４０３（ＳＬスピーカ）に、スピーカＢをスピーカ４０４（ＳＲスピーカ）に、スピーカＶを仮想スピーカ４１５（ＶＢＬスピーカ）に夫々当て嵌めると、ａ＝３０度、ｂ＝９０度となるから、（数３）から、ＰＡ：ＰＢ＝１：０．５となるが、配分比を保ったまま合成された音圧が変わらないようにするために、ＰＡ：ＰＢ＝０．８９：０．４５とし、これを図３のレベル調整器２６５と２６７に当て嵌めて、レベル調整器２６５の係数Ｋ６５には０．８９を設定し、レベル調整器２６７の係数Ｋ６７には０．４５を設定すればよい。
【００４７】
Ｒ側のレベル調整器２６８，２６６の係数Ｋ６８，６６にも、同様にして、０．８９，０．４５を設定すればよい。
【００４８】
以上のように、基本的にはレベル調整器群２６０のレベル調整器２６１〜２７２の係数Ｋ６１〜７２は、上記の値を設定すればよいが、後述するように、視聴する部屋の壁や床や天井や家具などからの反射音の影響により、仮想スピーカの音源方向角度が変わってくるため、それを補正して、所望の位置に仮想スピーカを定位させるために、上記夫々の係数の配分比は調節できるようになっている。
【００４９】
一方、我々人間は、耳で音を感じているが、耳に伝わる音は、音源からの直接音以外に人間の体、特に頭部を経由したものが存在する。そのため音源から耳に至るまでの音の伝達特性が人間の体、特に頭部及び耳介の影響を受けて周波数特性を持ち、それは、音源の提示位置により変化する。これを頭部伝達特性と称している。人間が音源の位置を特定できるのは，頭部伝達特性とその角度依存性を把握しているためとされる。頭部伝達特性の一例を図４に示す。
【００５０】
図４は、スピーカの位置を、視聴者正面から見て左回りに３０度、６０度、９０度、１２０度、１５０度の各位置に配置した場合の、スピーカから視聴者の左耳までの頭部伝達関数の周波数特性を示す。
【００５１】
本発明の実施の形態１では、この人間の音の定位位置特定のメカニズムを応用して、実現したい仮想スピーカと実在する実スピーカの設置角度の相対関係から、仮想スピーカからの頭部伝達特性が視聴者に与えられるように、実スピーカからの周波数特性を制御することで、実現したい仮想スピーカから音が到来する（音が定位する）ように感じ取れるようにしている。
【００５２】
一般的には、入力信号をイコライザ特性ＡでイコライズしてスピーカＡに供給し、イコライザ特性ＢでイコライズしてスピーカＢに供給することで、スピーカＡとスピーカＢとで挟まった位置に仮想スピーカＶを実現する場合、イコライザ特性Ａは、仮想スピーカＶから視聴者までの頭部伝達特性を実スピーカＡから視聴者までの頭部伝達特性で除した特性とし、イコライザ特性Ｂは、仮想スピーカＶから視聴者までの頭部伝達特性を実スピーカＢから視聴者までの頭部伝達特性で除した特性とすればよい。
【００５３】
この考え方を、図２に示した仮想スピーカを再現するための信号処理部２００の具体構成を示す図３に当て嵌めて説明する。ここでは、左右は対象として同一の処理を行っているので、Ｌチャンネルのみに関して説明する。また、ＬＦＥチャンネルは、信号処理部２００で何も処理しないため、図示していない。
【００５４】
図２に示すように仮想スピーカ４１１（ＶＦＬスピーカ）及び仮想スピーカ４１３（ＶＳＬスピーカ）は、スピーカ４０１（ＦＬスピーカ）とスピーカ４０３（ＳＬスピーカ）に挟まれるため、この２つのスピーカで再現される。
【００５５】
仮想スピーカ４１１（ＶＦＬスピーカ）に定位させるためのＦＬ信号は、スイッチ２１１、レベル調整器２２２、遅延イコライザ２４１、レベル調整器２６１および加算器２８１を経由してスピーカ４０１（ＦＬスピーカ）に出力すると共に、スイッチ２１１、レベル調整器２２２、遅延イコライザ２４３、レベル調整器２６３および加算器２８２を経由してスピーカ４０３（ＳＬスピーカ）に出力される。
【００５６】
遅延イコライザ２４１のイコライザ特性ＥＱ４１は、（６０度方向の頭部伝達特性）÷（３０度方向の頭部伝達特性）を実現し、遅延イコライザ２４３のイコライザ特性ＥＱ４３は、（６０度方向の頭部伝達特性）÷（１２０度方向の頭部伝達特性）を実現する。このようにして実現したイコライザ特性ＥＱ４１及びＥＱ４３の周波数特性例を図５に示す。
【００５７】
同様に仮想スピーカ４１３（ＶＳＬスピーカ）に定位させるためのＳＬ信号は、スイッチ２１２、レベル調整器２２３、遅延イコライザ２４２、レベル調整器２６２および加算器２８１を経由してスピーカ４０１（ＦＬスピーカ）に出力すると共に、スイッチ２１２、レベル調整器２２３、遅延イコライザ２４４、レベル調整器２６４および加算器２８２を経由してスピーカ４０３（ＳＬスピーカ）に出力される。
【００５８】
遅延イコライザ２４２のイコライザ特性ＥＱ４２は、（９０度方向の頭部伝達特性）÷（３０度方向の頭部伝達特性）を実現し、遅延イコライザ２４４のイコライザ特性ＥＱ４４は、（９０度方向の頭部伝達特性）÷（１２０度方向の頭部伝達特性）を実現する。
【００５９】
また、仮想スピーカ４１５（ＶＢＬスピーカ）は、スピーカ４０３（ＳＬスピーカ）とスピーカ４０４（ＳＲスピーカ）に挟まれるため、この２つのスピーカで再現される。
【００６０】
仮想スピーカ４１５（ＶＢＬスピーカ）に定位させるためのＢＬ信号は、スイッチ２１３、レベル調整器２２５、遅延イコライザ２４５、レベル調整器２６５および加算器２８２を経由してスピーカ４０３（ＳＬスピーカ）に出力すると共に、スイッチ２１３、レベル調整器２２５、遅延イコライザ２４７、レベル調整器２６７および加算器２８３を経由してスピーカ４０４（ＳＲスピーカ）に出力される。
【００６１】
遅延イコライザ２４５のイコライザ特性ＥＱ４５は、（左１５０度方向の頭部伝達特性）÷（左１２０度方向の頭部伝達特性）を実現し、遅延イコライザ２４７のイコライザ特性ＥＱ４７は、（左１５０度方向の頭部伝達特性）÷（右１２０度方向の頭部伝達特性）を実現する。
【００６２】
同様に、遅延イコライザ２４６のイコライザ特性ＥＱ４６は、（右１５０度方向の頭部伝達特性）÷（左１２０度方向の頭部伝達特性）を実現し、遅延イコライザ２４８のイコライザ特性ＥＱ４８は、（左１５０度方向の頭部伝達特性）÷（右１２０度方向の頭部伝達特性）を実現する。
【００６３】
なお、上記頭部伝達特性は頭部伝達特性そのものを用いて算出したものでもよいし、頭部伝達特性そのものを用いて算出したものの振幅特性のみのものでもよいし、頭部伝達特性そのものを用いて算出したものの振幅特性のみのものを簡易的に実現したものでもよい。簡易的実現手法としては、１／３ｏｃｔバンド幅等のグラフィックイコライザを用いてもよいし、算出した振幅特性の１ｋＨｚ以上の帯域で、振幅レベルが大きい或いは小さいものから５個程度抽出し、中心周波数、Ｑ値、振幅レベルで特性の決定できるパラメトリックイコライザで実現してもよい。また、イコライザを５バンドのパラメトリックイコライザで実現する場合は、図５に示すように、頭部伝達特性を基に算出したイコライザ特性の特徴的なピークディップ５点（ＥＱ４１−１〜５、ＥＱ４３−１〜５）を含む形で特性を近似すればよい。
【００６４】
ここで、レベル調整器群２２０のレベル調整器２２１〜２３１の係数Ｋ２１〜３１は、基本的にレベルが入出力で変化しない１であるが、後述するように、音場感の主観効果度合いに応じて変化させてもよい。
【００６５】
次にイコライザと従属接続されているディレイの作用に関して説明する。
【００６６】
ＶＦＬスピーカ及びＶＳＬスピーカを再現するための元の信号は、夫々ＦＬスピーカおよびＳＬスピーカと同じくＦＬ信号およびＳＬ信号である。そのため、場の状態を表す音源であれば、広範囲に音圧が分布するように聴こえるため音場感の広がり感、音に包まれる包まれ感等を高めるのに非常に有効である。しかしピンポイントで音を定位することを意図した音源に関しては、同一音源を複数個所から再生していることになるため、定位が不明確になる傾向がある。
【００６７】
一方、人間には先行音効果（ハース効果）という複数の音源から同じ音が送りだされた時、耳に最初に到達した音の方向に音像が定位する現象（約２５〜３５ｍｓｅｃよりも短い範囲で有効）を有している。この現象を利用して、ＶＦＬスピーカ及びＶＳＬスピーカに相当する音をＦＬスピーカ及びＳＬスピーカからの音に対して、１ｍｓｅｃ程遅らせることで、会話音等の立ち上がりの鋭い音に対しては、ＦＬスピーカ及びＳＬスピーカの位置に明確な音の定位を持たせると共に、環境音等の立ち上がりの鋭くない音に対しては、ＶＦＬスピーカ及びＳＬスピーカからの音との繋がりを損なわないようにしている。
【００６８】
なお、本発明における第一の入力信号、第二の入力信号、第一のスピーカ、第二のスピーカ、第一の信号処理器、第二の信号処理器、第一の加算器および第二の加算器は、それぞれ本実施の形態におけるＦＬ信号、ＳＬ信号、ＦＬスピーカ、ＳＬスピーカ、遅延イコライザ２４１とレベル調整器２６１、遅延イコライザ２４３とレベル調整器２６３、加算器２８１および加算器２８２に対応している。
【００６９】
以上の構成で、２つの実スピーカを利用してその間に仮想スピーカを生成し再生することで、実スピーカからの再生音だけでは繋がり感に欠けるサラウンドを、シームレスで自然な音場空間再現で実施している。
【００７０】
また、視聴点における所望の音場特性（例えば、各チャンネルの再生音につなぎ目のないシームレスな音場感）を実現できる様にするには、ＬＦＥを除く１１個の実在及び仮想スピーカの配置を適切にする必要がある。
【００７１】
しかし、現実には、視聴する部屋の壁や床や天井や家具などからの反射音の影響により、各スピーカの実際に聞こえる音源方向角度や再生レベルが変わってくるため、つなぎ目の無いシームレスな音場感が損なわれる。そこで、つなぎ目の無いシームレスな音場感を得るために、各スピーカについて、実際に聞こえる仮想的なスピーカ位置を調整して所望の位置になるように制御するとともに、実際に聞こえる各スピーカのレベルが均一になるように制御する必要がある。その制御の仕方を以下説明する。
【００７２】
まず、図１に示す単一指向特性のマイク５００を用いて、所定角度刻み（例えば３０度刻み）で視聴点に到来する直接音および間接音を合成した合成音の音圧特性を測定し、その音圧特性を基に、測定部６００で、その合成音の仮想的な音源方向角度を算出し、その算出した仮想的な音源方向角度が所望の仮想スピーカ位置となるように、信号処理部２００のレベル調整器群２６０を調整する。
【００７３】
具体的な動作を説明する。
【００７４】
たとえば、仮想スピーカ４１１（ＶＦＬスピーカ）の位置を調整する場合、測定部６００からの制御により、スイッチ群２１０のスイッチ２１１をＯＮに、他のスイッチをＯＦＦに設定する。そして、レベル調整器群２２０のレベル調整器２２１の係数Ｋ２１を０に、レベル調整器２２２の係数Ｋ２２を１に設定する。また、レベル調整器群２６０のレベル調整器２６１の係数Ｋ６１をデフォルト値の０．８６に、レベル調整器２６３の係数Ｋ６３をデフォルト値０．５に設定する。このような設定で、ＦＬ信号をスピーカ４０１（ＦＬスピーカ）とスピーカ４０３（ＳＬスピーカ）で再生する。この再生音の直接音および間接音を含めた合成音の音圧特性を、マイク５００で測定する。
【００７５】
他のスピーカについて測定する場合も同様の考え方である。図６に、各スピーカを測定する場合のスイッチ群２１０およびレベル調整器群２２０の設定状態を示す。
【００７６】
マイク５００として、単一指向特性を有するマイクを測定に用いる場合、マイクを視聴点に設置し、視聴点正面（センターチャンネル方向）をゼロ度として、３０度刻みで設置して１２回に分割して測定する。或いは、１つのマイクを３０度刻みで回転させて測定する代わりに、同一特性を有する１２個のマイクを用意し３０度刻みで配置して一括測定する。同一特性を有する６個のマイクが用意できるのであれば、３０度刻みで配置して２回に分割して測定する。また、左右対称として左右どちらかのみを測定する等の測定方法、或いは、上述のマイク使用方法の組合せ構成が考えられる。
【００７７】
この様にして求めた音圧特性は、各スピーカからの再生音の視聴点における３０度刻みの到来方向の音圧強度を示している。
【００７８】
入力する測定信号は、帯域制限をしたホワイトノイズやワーブルトーンやインパルス信号などが使用できるが、ここでは１００Ｈｚから７５０Ｈｚの間を短時間でスイープする信号を使用する。
【００７９】
このようにして測定した１２個の音圧特性から仮想の音源方向角度を算出する。その測定および算出の結果の例を図７に示す。これは、実スピーカ（ＦＬ，ＦＲ，ＳＬ，ＳＲ，Ｃスピーカ）を測定した例であり、放射状の直線のうち最も長い直線が合成音の仮想の音源方向角度とその音圧レベルを表し、その他の直線が３０度刻みの各方向における音圧レベルを表している。
【００８０】
この、合成音の仮想の音源方向角度を算出する方法を説明する。
【００８１】
各３０度刻みで測定した音圧レベルをＰ１、Ｐ２、・・・、Ｐ１２とし、求める仮想の音源方向角度θと各３０度刻みの角度との差をθ１、θ２、・・・、θ１２とすると、（数３）を拡張して、
【００８２】
【数４】
2011193195.tif 000006
【００８３】
が成立するθを求めればよい。
【００８４】
また、合成音のレベルは、
【００８５】
【数５】
2011193195.tif 000007
【００８６】
で求められる。
【００８７】
以上のようにして求めた仮想の音源方向角度θが、例えば、仮想スピーカ４１１（ＶＦＬスピーカ）の所望の設置角度６０度に近づくように、レベル調整器群２６０を制御してレベル調整器２６１、２６３の係数Ｋ６１、６３の配分比を調整する。この測定および調整を繰り返すことにより、最終的に仮想の音源方向角度を所望の設置角度に一致するように制御する。他の仮想スピーカ（ＶＳＬ、ＶＦＲ、ＶＳＲ、ＶＢＬ、ＶＢＲスピーカ）についても、同様にして、レベル調整器群２６０を制御して各レベル調整器の係数の配分比を調整する。
【００８８】
また、（数４）からθを算出するのは、パラメータが多くて、計算が複雑になるので、被測定対象のスピーカの設置角度に近い角度に設置したマイクからの測定結果を適宜選択して用いても良い。
【００８９】
なお、実スピーカであるＣ、ＦＬ、ＦＲ、ＳＬ、ＳＲの各スピーカに関しては、信号処理部２００では調整する機能を有しないため、測定部６００によって求めた仮想の音源方向角度が所望のスピーカ位置となるように、実スピーカの実際の配置位置を移動させるようにしてもよい。
【００９０】
また、実スピーカ及び仮想スピーカを含めた各スピーカについて、上記（数５）で求めた合成音のレベルが均一になるように、レベル調整器群２２０を制御して各レベル調整器２２１〜２３１の係数Ｋ２１〜３１の配分比を調整する。
【００９１】
以上のようにして、実スピーカ及び仮想スピーカを含めた各スピーカについて、実際に聞こえる合成音のスピーカ位置が所望のスピーカ位置となるように調整し、また実際に聞こえる合成音のレベルが均一になるように調整することにより、つなぎ目の無いシームレスな音場感が得られる。
【００９２】
以上のように本発明の実施の形態１における音響再生装置では、入力されるオーディオ信号のイコライジングと遅延を施して、配置されているスピーカに分配加算することで、５．１チャンネルスピーカ構成で、１１．１チャンネルスピーカを実現し、且つ、各スピーカの視聴点における所定角度刻みでの到来音圧特性を基に所望の再生音場となるように各チャンネル信号を再生するスピーカのアサインと再生レベル制御を実施することで、所望の音像定位と臨場感を得ることができる。
【００９３】
なお、上記実施の形態１で、仮想スピーカを実スピーカと同じ水平面内に生成するようにしたが、仰角方向（上方）の頭部伝達特性を用いてイコライザ特性を決定して、仮想スピーカを上方に形成しても良い。
【００９４】
また、本発明の実施の形態１では、同一円周上に配置したスピーカ構成で説明したが、それ以外のスピーカ配置でも同様に構成できることは言うまでもない。
【００９５】
なお、本発明における（第一のスピーカ、第２のスピーカ及び仮想スピーカ）は、本実施の形態における（ＦＬスピーカ、ＳＬスピーカ及びＶＦＬスピーカ）、（ＦＬスピーカ、ＳＬスピーカ及びＶＳＬスピーカ）、（ＦＲスピーカ、ＳＲスピーカ及びＶＦＲスピーカ）、（ＦＲスピーカ、ＳＲスピーカ及びＶＳＲスピーカ）、（ＳＬスピーカ、ＳＲスピーカ及びＶＢＬスピーカ）、または（ＳＬスピーカ、ＳＲスピーカ及びＶＢＲスピーカ）に対応するものとする。
【００９６】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２における音響再生装置について、以下にその動作と各構成要素を詳しく説明する。
【００９７】
構成の大部分は本発明の実施の形態１における音響再生装置と同じであるため、異なる部分のみを説明する。
【００９８】
本発明の実施の形態２は、実施の形態１と同様に、各スピーカの視聴点における３０度刻みの到来音をマイク５００で測定し、この測定値から合成音の音圧特性を求めて、実スピーカ及び仮想スピーカを含めた各スピーカにおける音圧が均一になるように制御する。
【００９９】
一方、実際に視聴する人間には頭部や耳介があるため聴覚の音響特性（周波数特性、指向特性他）と測定マイクのそれは同一でない。概して、人間は頭部や耳たぶの構造上、後方からの音に対しては感度が鈍いため、マイクでの測定結果そのものを使用するだけの制御方法は、前方の再生音が強く感じられる様な違和感が発生する場合がある。
【０１００】
そこで、人間の聴覚特性に応じた制御手法に関して説明する。測定部６００において、マイク５００で３０度刻みに集音した再生音に、図４に示す同じくセンターチャンネル方向をゼロ度とした３０度刻みの頭部伝達特性から得られる周波数特性を施す。周波数特性処理方法としては、イコライザ（パラメトリック、グラフィック等）で周波数特性を模擬して処理する方法や、頭部伝達特性よりインパルス応答を算出して畳込み処理（時間軸又は周波数軸）する方法が考えられる。この様に頭部伝達特性を加味した再生音から音圧特性を算出する。この音圧特性を基に、本発明の実施の形態１と同様の方法で各スピーカから再生する信号及びその強度を決定することで、主観と良く符合する所望の音場を再現することが出来る。
【０１０１】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３における音響再生装置について、以下にその動作と各構成要素を詳しく説明する。
【０１０２】
構成の大部分は本発明の実施の形態１における音響再生装置と同じであるため、異なる部分のみを説明する。
【０１０３】
本発明の実施の形態３では、マイク５００として、無指向特性を有するマイクを測定に用いる。マイクが３６０度全方位に均一な音圧特性を有する無指向特性であるため、本発明の実施の形態１で説明した単一指向特性マイクのように、３０度刻みでマイクを回転させて測定しても同一の特性となり３０度刻みでマイクを回転させても有意味な結果が得られない。具体的には、複数の無指向性マイクを組合わせて、指向特性を単一指向特性に制御し、本発明の実施の形態１及び実施の形態２と同様の方法で、各スピーカから再生する信号及びその強度を決定する。
【０１０４】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４における音響再生装置について、以下にその動作と各構成要素を詳しく説明する。
【０１０５】
実施の形態１では、実スピーカ及び仮想スピーカを含めた各スピーカについて、実際に聞こえる合成音のレベルが均一になるように調整するようにしたが、ソースや視聴者の好みによっては、必ずしも均一に調整することが最適とは限らない。
【０１０６】
そこで、本実施の形態では、測定部６００に、各スピーカのレベルを、視聴者が好みに応じて調整できる手段を追加した。
【０１０７】
具体的には、実施の形態１で説明した方法により、レベル調整器群２２０の各レベル調整器２２１〜２３１の係数を調整した後、その値を基準として、または１を基準として、視聴者の好みに応じて増減できるようにする調整手段を測定部６００に設けている。
【０１０８】
特に、仮想スピーカについては、擬似的に作成したものであるため、実スピーカと同レベルで再生するよりも、少し低めのレベルで再生する方が自然であると感じる視聴者も居る。
【０１０９】
図８に、このような視聴者が、仮想スピーカのレベルを実スピーカよりも３ｄＢ低くなるように調整した場合の、各スピーカの３０度刻みで視聴点に到来する再生音の音圧特性のイメージを示す。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明に係る音響再生装置によれば、５．１チャンネルスピーカ構成で、スピーカと視聴者の位置関係に左右されること無く、また、コンテンツが有するサラウンド感を損なうことなく、更に、スピーカから再生されていることを意識させない全方向に繋ぎ目の無い自然なサラウンドを感じさせることが可能となり、少ないスピーカ数で本格的な音場再生（映画館や映画制作現場と同等の音場再生）することが、簡単操作設置を望まれるホームシアターの市場拡大に取分け有効である。
【符号の説明】
【０１１１】
１００  信号発生部
２００  信号処理部
２１０  スイッチ群
２１１〜２１７  スイッチ
２２０  レベル調整器群
２２１〜２３１  レベル調整器
２４１〜２５２  遅延イコライザ
２６０  レベル調整器群
２６１〜２７２  レベル調整器
２８１〜２８４  加算器
３００  電力増幅部
４０１〜４０６  スピーカ
４１１〜４１６  仮想スピーカ
５００  マイク
６００  測定部
【図３】
2011193195.tif 000008
【図５】
2011193195.tif 000009
【図６】
2011193195.tif 000010
【図１０】
2011193195.tif 000011
【図１】
2011193195.tif 000012
【図２】
2011193195.tif 000013
【図４】
2011193195.tif 000014
【図７】
2011193195.tif 000015
【図８】
2011193195.tif 000016
【図９】
2011193195.tif 000017
【図１１】
2011193195.tif 000018