(57)【要約】      （修正有）【課題】スピーカ、または、ヘッドホンによる立体的な音場制作を可能にした立体音響生成装置を提供する。【解決手段】ステレオ音源の左チャンネル、右チャンネルの環境音、効果音の音声信号を入力し、当該音声信号の位相を左右チャンネル別々に変調する音声信号位相変調手段と当該音声信号の位相を左右チャンネル別々に反転する音声信号位相反転手段と、前記音声信号位相変調動作及び音声信号位相反転動作を行うための音源距離条件を設定する距離設定手段と、距離設定手段による距離設定データにしたがって、左右チャンネル別々に音量の変化処理を行う音量調整部とを備える。【選択図】図２
0003180714.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
ステレオ音源の左チャンネル、右チャンネルの環境音、効果音の音声信号を入力し、当該音声信号の位相を左右チャンネル別々に変調する音声信号位相変調手段と、
ステレオ音源の左チャンネル、右チャンネルの環境音、効果音の音声信号を入力し、当該音声信号の位相を左右チャンネル別々に反転する音声信号位相反転手段と、
距離設定手段による距離設定データにしたがって、左右チャンネル別々に音量の変化処理を行う音量調整手段と、
前記音声信号位相変調動作及び音声信号位相反転動作を行うための音源距離条件を設定するとともに、前記各機能部の動作をコントロールする制御手段と、を備え、
立体的に作成された環境音、効果音に、バイノーラル方式により録音されたナレーション、楽器演奏、効果音を配置することにより２チャンネルステレオ環境における疑似体験音響を生成する立体音響生成装置。
【請求項２】
さらに、前記音声信号について左右チャンネル別々に残響のシミュレーション処理を行う残響シミュレーション手段を有し、また、
前記制御部は、前記音声信号位相変調手段、音声信号位相反転手段、音量調整手段、残響シミュレーション手段のうち、任意の複数の機能部の動作を同時複合的に実行するよう制御することを特徴とする請求項１記載の立体音響生成装置。
【請求項３】
前記音声信号の位相の変調処理においては、リスナーからの個々の音源の位置（距離（ｎ）及び角度（左＝ｘ、右＝ｙ））を想定した距離・角度の設定処理を行い、前記距離と角度から左右のスピーカに発音されるタイミングの遅延を設定することを特徴とする請求項１記載の立体音響生成装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、立体音響生成装置、特に２チャンネルスピーカを用いて立体音響を生成することが可能な立体音響生成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、立体的な音場を生成してリスナーに対してより一層リアルな音である立体音響を提供する技術の開発が行われてきた。従来において、立体音響を生成するためには、とりわけ、２つのスピーカの外側（場合によってはリスナーの後方）に音源を定位させるためには、５．１ｃｈ（チャンネル）などの多チャンネルのスピーカシステムを用いて立体音響を生成していた。このような、多チャンネルのスピーカシステムを使って立体音響を生成する技術としては、例えば特許文献１に記載されたものがある。これは、多チャンネルスピーカシステムにおいて水平方向及び垂直方向の位置に簡単に音像を定位させるためのアルゴリズム、ないしはコンピュータ処理用のプログラムを提案するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１３９２６３号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したように、２つのスピーカの外側（場合によってはリスナーの後方）に音源を定位させるなどの立体音響を生成するためには、上記５．１ｃｈなどの多チャンネルのスピーカシステムを用いなければならず、システム構成が大型化しコストが高くなるという問題があった。
【０００５】
本考案は上述のような問題点に着目してなされたものであり、その目的は、従来では不可能であった２つのスピーカ（標準的なステレオシステム）または標準的なヘッドホンによる立体的な音場制作を可能にした立体音響生成システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本考案は、上記目的を達成するため、ステレオ音源の左チャンネル、右チャンネルの環境音、効果音の音声信号を入力し、当該音声信号の位相を左右チャンネル別々に変調する音声信号位相変調手段と、ステレオ音源の左チャンネル、右チャンネルの環境音、効果音の音声信号を入力し、当該音声信号の位相を左右チャンネル別々に反転する音声信号位相反転手段と、前記音声信号位相変調動作及び音声信号位相反転動作を行うための音源距離条件を設定する距離設定手段と、距離設定手段による距離設定データにしたがって、左右チャンネル別々に音量の変化処理を行う音量調整部とを備えた立体音響生成装置を提供する。
【０００７】
かかる立体音響生成装置により、立体的に作成された環境音、効果音に、バイノーラル方式により録音されたナレーション、楽器演奏、効果音を配置することにより２チャンネルステレオ環境における疑似体験音響を生成することが可能となる。
【０００８】
また、上記立体音響生成装置には、前記音声信号について左右チャンネル別々に残響のシミュレーション処理を行う残響のシミュレーション手段を有していてもよい。また、前記音声信号の位相の変調処理においては、リスナーからの個々の音源の位置（距離（ｎ）及び角度（左＝ｘ、右＝ｙ））を想定した距離・角度の設定処理を行い、前記距離と角度から左右のスピーカに発音されるタイミングの遅延を設定してもよい。
【考案の効果】
【０００９】
本考案によれば、２つのスピーカを備えただけの標準的なステレオシステムまたは標準的なヘッドホンによる聴覚のみで、立体感に優れた３次元音響再生を実現することができ、リスナーは、今までにない、まるでそのコンテンツの世界に入り込んだかのような立体音響感覚を体験することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本考案の一実施の形態として示す立体音響生成システムの概略構成を表すブロック図である。
【図２】本実施の形態に係る立体音響生成システムの環境音音源加工部の構成を示すブロック図である。
【図３】本実施の形態における立体音響生成処理動作を説明するフローチャートである。
【図４】本実施の形態における音声信号の位相変調処理動作を説明する概略図である。
【図５】本実施の形態においてスピーカから出てきた音による音源の位置を説明する概略図である。
【図６】従来の立体音響生成システムの録音、再生技術による２チャンネルステレオスピーカでの音の出力状態を説明する概略図である。
【考案を実施するための形態】
【００１１】
以下、本考案の実施の形態を添付の図面を参照しで説明する。図１は本考案の一実施の形態として示す立体音響生成システムの概略構成を表すブロック図である。図１に於いて、立体音響生成システムは、音場を形成するのに必要な環境音を格納する環境音データ格納部１と、環境音データ格納部１に接続され、ここから出力された環境音データを３Ｄサラウンド音声データに加工、或いは変調し、音源定位の処理を行う環境音データ加工部２と、上記環境音データ格納部１及び環境音データ加工部２とは並列の関係に配置され環境音データとは別にバイノーラル録音された音声データを格納するバイノーラル録音データ格納部３と、環境音データ加工部２及びバイノーラル録音データ格納部３に接続され、環境音データ加工部２から出力された３Ｄサラウンド音声データ及びバイノーラル録音データ格納部３から出力されたバイノーラル録音データを混合（ミキシング）して音声データをスピーカ及び／又はヘッドホンへ出力する音声データ混合部４とを備えて成る。
【００１２】
環境音データ格納部１はハードディスク、ＤＶＤ、ディジタルテープなどの記録  媒体からなり、通常のステレオ録音方式により制作された環境音、効果音、その他  の音（以下、単に「環境音等」という）のデータ（音声データ）がディジタルデー  タの形で記録（格納）されている。環境音等は、放送や再生による音声データの中  で背景を表現する音、例えば風の音、水が流れる音、或いは重大な状況を想起させ  る破裂音などを表す。音声データはステレオ録音されたものであるから、左チャン  ネル音声データ、右チャンネル音声データ（以下、単に「左音声データ」、「右音  声データ」という）というように、別々のデータとして格納されている。そして、  環境音データ格納部１から環境音データ加工部２へ音声信号が出力されるときも、  左チャンネル音声信号、右チャンネル音声信号（以下、単に「左音声信号」、「右  音声信号」という）というように、別々の信号として出力される。バイノーラル録  音データ格納部３もまたハードディスク、ＤＶＤ、ディジタルテープなどの記録媒  体からなり、バイノーラル録音方式により録音された人の会話、楽器演奏、歌唱、  ナレーション等がディジタルデータの形で記録されている。音声データ混合部４は  、音源定位が施された環境音の中にバイノーラル録音データを配置して１つの音声  によるコンテンツを作る。
【００１３】
図２は、上記立体音響生成システムにおける環境音データ加工部２の構成を示す  ブロック図である。図２において、符号１１は環境音データ格納部１から出力され  た左音声信号が入力され、この左音声信号の位相変調処理を行う機能を有する音声  信号（左）位相変調部、１２は音声信号（左）位相変調部１１からの左音声信号を  受けて、この左音声信号の位相反転処理を行う音声信号（左）位相反転部である。  また、１３は音声信号（左）位相反転部１２からの左音声信号を受けて、この左音  声信号に対して増幅処理を行う音声信号（左）増幅部、１４は音声信号（左）増幅  部１３からの左音声信号を受けて、この左音声信号に対して減衰処理を行う音声信  号（左）減衰部、１６は、音声信号（左）増幅部１３とは並列に音声信号（左）位  相反転部１２に接続され、ここからの左音声信号を受けて、この左音声信号の残響  を追跡する音声信号（左）残響シミュレーション部である。音声信号（左）増幅部  １３及び音声信号（左）減衰部１４はそれぞれ左音声信号を増幅または減衰する機  能を有しており両部材により左音量調整部１５を構成している。また、符号１７は  環境音データ格納部１から出力された右音声信号が入力され、この右音声信号の位  相変調処理を行う機能を有する音声信号（右）位相変調部、１８は音声信号（右）  位相変調部１７からの右音声信号を受けて、この右音声信号の位相反転処理を行う  音声信号（右）位相反転部である。また、１９は音声信号（右）位相反転部１８か  らの右音声信号を受けて、この右音声信号に対して増幅処理を行う音声信号（右）  増幅部、２０は音声信号（右）増幅部１９からの右音声信号を受けて、この右音声  信号に対して減衰処理を行う音声信号（右）減衰部、２２は、音声信号（左）増幅  部１９とは並列に音声信号（左）位相反転部１８に接続され、ここからの右音声信  号を受けて、この右音声信号の残響を追跡する音声信号（右）残響シミュレーショ  ン部である。音声信号（右）増幅部１９及び音声信号（右）減衰部２０はそれぞれ  右音声信号を増幅または減衰する機能を有しており両部材により右音量調整部２１  を構成している。
【００１４】
環境音データ加工部２はさらに、上記各機能部の動作をコントロールする制御部  ２３と、この制御部２３に指示コマンドや制御用データを入力するための入力部２  ４とを備えている。制御部にはＣＰＵが用いられ、各種制御プログラムを格納する  ためのメモリとカウンタ動作用のタイマー、および音源定位を行うための距離・角  度設定手段（またはプログラム）を内蔵し、環境音データ加工部２を構成している  各機能部の動作をコントロールする。図２において実線は音声などのデータの送受  信を表す信号線を示し、一点鎖線は制御部２３が各機能部を制御するための制御信  号線を表す。入力部にはキーボード、マウス、その他のデータ入力デバイスが用い  られる。
【００１５】
以上の構成を有する立体音響生成システムについて、以下動作を説明する。図３  は本実施の形態における立体音響生成処理動作を説明するフローチャートである。  立体音響を生成するには、上述のように、通常のステレオ録音方式、またはモノラ  ル（２ｃｈ）録音方式により環境音、効果音、その他の音が録音、或いは制作され  る（ステップＳ１）。この環境音は環境音データ格納部１に予め格納されている。  また環境音とは別に、人の会話、楽器演奏、歌唱、ナレーション等のコンテンツが  バイノーラル録音により取り込まれ、これらのデータはバイノーラル録音データ格  納部３に予め格納されている。なお、立体音響生成システムの設置状況によっては  、環境音もコンテンツも記録媒体へ記録されなくても、通信回線から立体音響生成  システムへ直接送付されるようになっていてもよい。
【００１６】
次に、環境音データ格納部１に格納された環境音データは環境音データ加工部２  へ送付される。環境音データはステレオ録音されているので、左音声信号と右音声  信号がそれぞれ環境音データ加工部２へ送付される。制御部２３は各音声信号を音  声信号（左）位相変調部１１及び音声信号（右）位相変調部１７へ入力させ、これ  らの音声信号位相変調部１１、１７において位相変調処理を行わせる（ステップＳ  ２）。図４は位相変調処理を説明する概略図である。図４において符号３１、３２  ，３３は各位置に想定された音源を表し、３４はリスナーを示す。上記位相変調処  理において、入力部２４からはリスナーからの個々の音源の位置（距離（ｎ）及び  角度（左＝ｘ、右＝ｙ））を想定した距離・角度データが入力され、制御部２３は  内蔵の距離・角度設定手段により距離（ｎ）及び角度（左＝ｘ、右＝ｙ）の設定処  理を行う。音声信号位相変調部１１、１７は、上記距離と角度から左右のスピーカ  に発音されるタイミングの遅延を設定し、その遅延をスムーズに変化させることに  よって立体的な音場を作る。遅延量は、図４中の波形グラフに示すように、左音声  信号についてはｔｘ、右音声信号についてはｔｙの量であり、設定する遅延量（遅  延時間）は、例えば０〜８０サンプル（サンプリング周波数４８ｋＨｚの場合、０  〜１６００μｓｅｃ）である。上述の位相変調処理により変調された音声をスピー  カから出力させると、リスナー３４は各位置に設定された音源をイメージすること  ができる。図５は、スピーカから出てきた音による音源の位置を説明する概略図で  ある。図５において音源３５、３６，３７、３８は各位置にイメージされた音源を  示し、図４における音源３１、３２、３３と同じもの（或いはそれらに準ずるもの  ）である。３９は音を発する左チャンネルステレオスピーカを示し、４０は右チャ  ンネルステレオスピーカを示す。図５において符号４１の矢印は、上述の位相変調  処理の説明で、ステレオスピーカ３９，４０に発音されるタイミングの遅延を設定  し、その遅延をスムーズに変化させた場合に、音源が、音源３６から別の位置へ移  動（或いはシフト）することを表すものである。同様に、矢印４２は、音源が、音  源３７から別の位置へ移動することを表すものである。
【００１７】
次に、音声信号位相変調部１１、１７から出力された各音声信号（変調された音声信号）は音声信号（左）位相反転部１２及び音声信号（右）位相反転部１８へ入力される。制御部２３はこれらの音声信号位相反転部１２、１８において位相反転処理を行わせる（ステップＳ３）。音声信号位相反転部１２、１８は、制御部２３からの指示にしたがって、ステレオ２チャンネルのうち遅延させる側のチャンネルについて音声信号位相反転処理を行う。この音声信号位相反転処理により、音源はリスナーの後ろ側へ回り込むことになる。図１５において、音源３５および音源３８はリスナーの後ろ側へ回り込んだ音源を示す。
【００１８】
また、音源の質によっては、音程を若干（数ｃｅｎｔｓ）変化させることでより強調することも可能である。さらに、上記信号処理動作により、ステレオファイルの音源そのもののステレオ感を損ねずに音源の角度をエディット（可変調整）することが可能である。すなわち、環境音に対して３６０度のエディットを加えると、リスナーの頭が回転させられたかのような効果が得られる。
【００１９】
音声信号位相反転部１２、１８から出力された各音声信号は音声信号（左）増幅部１３、音声信号（左）残響シミュレーション部１６、及び、音声信号（右）増幅部１９、音声信号（右）残響シミュレーション部２０へそれぞれ入力される。音声信号（左）増幅部１３へ入力された音声信号はさらに音声信号（左）減衰部１４へ送られる。また、音声信号（右）増幅部１９へ入力された音声信号はさらに音声信号（右）減衰部２０へ送られる。音声信号（左）増幅部１３と音声信号（左）減衰部１４は左音量調整部１５を構成するから、制御部２３における距離設定の制御データに基づき、この左音量調整部１５の中で左音声信号の増幅処理、または減衰処理を施すことにより音源の位置の設定（音が大きいと音源を近くに感じ、小さいと遠くに感じる）を行うことができる。同様に、音声信号（右）増幅部１９と音声信号（右）減衰部２０は右音量調整部２１を構成するから、制御部２３における距離設定の制御データに基づき、この右音量調整部２１の中で右音声信号の増幅処理、または減衰処理を施すことにより音源の位置の設定（音が大きいと音源を近くに感じ、小さいと遠くに感じる）を行うことができる（ステップＳ４）。
【００２０】  さらに制御部２３は、ステップＳ５において、入力部２４からの指示データ（コマンド）をチェックし、左右の音声信号残響シミュレーション部１６、２２に入力された音声信号について残響音量を変化させるかどうかを判定する。この判定動作により、残響音量を変化させると判断された場合、制御部２３は左右の音声信号残響シミュレーション部１６、２２に、距離設定による残響音量の変化処理を行わせ（ステップＳ６）、その後音声信号を左右チャンネルのステレオスピーカ３９，４０へ送付し音声出力処理を行う（ステップＳ７）。なお、ステップＳ５において残響音量を変化させないと判断された場合、制御部２３は増幅または減衰された音声信号を左右チャンネルのステレオスピーカ３９，４０へ送付し音声出力処理を行う（ステップＳ７）。なお、以上の動作において、上記ステップＳ２、Ｓ３、Ｓ４及びＳ６の処理の手順は任意に入れ替わっていてもよい。また、図３に示すフローチャートのような一処理ごとの手順を採用せずに、例えばオートメーションコントロール技術により任意の複数の処理動作を同時複合的に実行してもよい。この同時複合的な処理を実現するオートメーションコントロール技術としては、（公序良俗違反につき、不掲載）といったソフトウェア（アプリケーション）がある。
【００２１】
以上のような本考案の音声信号変調技術や音声信号反転技術を利用することにより、通常のステレオ、またはモノラルの音声ファイルを立体音響に加工することができる。
【００２２】
本実施の形態においては、位相変調処理により、図４、図５に示すような音源の  位置設定或いは移動が可能であるが、従来の録音、再生技術による２チャンネルス  テレオスピーカでの音の出力においては、図６に示すように音源は左右のチャンネ  ルのステレオスピーカ３９，４０の位置が音源の位置であり、変調技術を使ったと  しても、上記スピーカ３９，４０の周辺をわずかに移動する聴取感覚が得られるの  みであった。そのため従来では、２つのスピーカの外側（場合によってはリスナー  の後方）に音源を定位させるためには、５．１ｃｈ（チャンネル）などの多チャン  ネルシステムが必要であった。この点についてはすでに述べたところである。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本考案による立体音響生成システムによれば、２つのスピーカを備えただけの標準的なステレオシステムまたは標準的なヘッドホンによる聴覚のみで、立体感に優れた３次元音響再生を実現することができ、リスナーは、今までにない、まるでそのコンテンツの世界に入り込んだかのような立体音響感覚を体験することが可能である。
【符号の説明】
【００２４】
１  環境音データ格納部
２  環境音データ加工部
３  バイノーラル録音データ格納部
４  音声データ混合部
１１  音声信号（左）位相変調部
１２  音声信号（左）位相反転部
１３  音声信号（左）増幅部
１４  音声信号（左）減衰部
１５  左音量調整部
１６  音声信号（左）残響シミュレーション部
１７  音声信号（右）位相変調部
１８  音声信号（右）位相反転部
１９  音声信号（右）増幅部
２０  音声信号（右）減衰部
２１  左音量調整部
２２  音声信号（右）残響シミュレーション部
２３  制御部
２４  入力部
【図１】
0003180714.tif 000003
【図２】
0003180714.tif 000004
【図３】
0003180714.tif 000005
【図４】
0003180714.tif 000006
【図５】
0003180714.tif 000007
【図６】
0003180714.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成24年11月7日(2012.11.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
さらに制御部２３は、ステップＳ５において、入力部２４からの指示データ（コマンド）をチェックし、左右の音声信号残響シミュレーション部１６、２２に入力された音声信号について残響音量を変化させるかどうかを判定する。この判定動作により、残響音量を変化させると判断された場合、制御部２３は左右の音声信号残響シミュレーション部１６、２２に、距離設定による残響音量の変化処理を行わせ（ステップＳ６）、その後音声信号を左右チャンネルのステレオスピーカ３９，４０へ送付し音声出力処理を行う（ステップＳ７）。なお、ステップＳ５において残響音量を変化させないと判断された場合、制御部２３は増幅または減衰された音声信号を左右チャンネルのステレオスピーカ３９，４０へ送付し音声出力処理を行う（ステップＳ７）。なお、以上の動作において、上記ステップＳ２、Ｓ３、Ｓ４及びＳ６の処理の手順は任意に入れ替わっていてもよい。また、図３に示すフローチャートのような一処理ごとの手順を採用せずに、例えばオートメーションコントロール技術を実現する各種ソフトウェア（アプリケーション）により任意の複数の処理動作を同時複合的に実行してもよい。