(57)【要約】【課題】奥行き方向の音像定位を改善できる音像形成装置を提供する。【解決手段】聴取位置を中心とする球面上に配置されたスピーカ（ＳＰ）により構成されるＳＰ層１１１、１１２を含む音響信号出力手段１１と、音響信号の定位位置を指定する手段１２と、音響信号出力手段１１に含まれるＳＰの配置情報を記憶する手段１３と、定位位置およびＳＰ配置情報に基づいて定位位置に音像を形成する音像形成音響信号を生成する手段１４とを含み、該手段１４は、ＳＰ層ごとに音像形成音響信号を放射するＳＰを選択する手段１４１と、該ＳＰが出力する音像形成音響信号の出力レベルを決定する手段１４２と、該ＳＰが出力する音像形成音響信号の遅延時間を決定する手段１４３と、該ＳＰに遅延時間遅延した出力レベルの音像形成音響信号を音響信号出力手段１１に出力する手段１４４とを含む。【選択図】図１
2008017117.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
聴取位置を中心とする球面に沿って配置された３個以上のスピーカにより構成されるスピーカ層を少なくとも２層含む音響信号出力手段と、
音響信号の定位位置を指定する定位位置指定手段と、
前記音響信号出力手段に含まれるスピーカの配置情報であるスピーカ配置情報を記憶するスピーカ配置情報記憶手段と、
前記定位位置および前記スピーカ配置情報に基づいて前記定位位置に音像を形成する音像形成音響信号を生成して前記音響信号出力手段に出力する音像形成音響信号生成手段とを含む音像形成装置。
【請求項２】
前記音像形成音響信号生成手段が、
前記音像形成音響信号を放射するスピーカを前記スピーカ層ごとに選択するスピーカ選択手段と、
前記スピーカ選択手段により選択されたスピーカが出力する前記音像形成音響信号の出力レベルを決定する出力レベル決定手段と、
前記スピーカ選択手段により選択されたスピーカが出力する前記音像形成音響信号の遅延時間を決定する遅延時間決定手段と、
前記スピーカ選択手段により選択されたスピーカに、前記遅延時間遅延した前記出力レベルの前記音像形成音響信号を前記音響信号出力手段に出力する音像形成音響信号出力手段とを含む請求項１に記載の音像形成装置。
【請求項３】
前記スピーカ選択手段が、
前記定位位置の直前方のスピーカ層である前方スピーカ層および前記定位位置の直後方のスピーカ層である後方スピーカ層を選択するスピーカ層選択手段と、
前記前方スピーカ層を構成するスピーカの中から、前記聴取位置と前記定位位置とを結ぶ直線と前記前方スピーカ層との交点を囲む少なくとも３つのスピーカである前方スピーカを特定する前方スピーカ特定手段と、
前記後方スピーカ層を構成するスピーカの中から、前記直線と前記後方スピーカ層との交点を囲む少なくとも３つのスピーカである後方スピーカを特定する後方スピーカ特定手段とを含む請求項２に記載の音像形成装置。
【請求項４】
前記出力レベル決定手段が、
前記聴取位置を始点とし前記直線と前記前方スピーカ層との交点を終点とする前方スピーカ層ベクトルを、前記聴取位置を始点とし、前記前方スピーカを指向する少なくとも３つの前方スピーカベクトルに分解する前方スピーカ層ベクトル分解手段と、
前記聴取位置を始点とし前記直線と前記後方スピーカ層との交点を終点とする後方スピーカ層ベクトルを、前記聴取位置を始点とし、前記後方スピーカを指向する少なくとも３つの後方スピーカベクトルに分解する後方スピーカ層ベクトル分解手段と、
前記前方スピーカ層ベクトルの長さに対する前記前方スピーカベクトルの長さの比である前方スピーカベクトル長比を算出する前方スピーカベクトル長比算出手段と、
前記後方スピーカ層ベクトルの長さに対する前記後方スピーカベクトルの長さの比である後方スピーカベクトル長比を算出する後方スピーカベクトル長比算出手段と、
前記前方スピーカ層と前記後方スピーカ層の間隔を前記定位位置で内分した内分比を算出する内分比算出手段と、
前記前方スピーカおよび前記後方スピーカが放射する前記音像形成音響信号の前記聴取位置におけるエネルギの和と、前記音響信号が前記定位位置から放射されると仮定したときの前記音響信号の前記聴取位置におけるエネルギとを等しくする補正係数を算出する補正係数算出手段と、
前記補正係数、前記内分比および前記前方スピーカベクトル長比に基づいて前方スピーカ出力レベルを決定する前方スピーカ出力レベル決定手段と、
前記補正係数、前記内分比および前記後方スピーカベクトル長比に基づいて後方スピーカ出力レベルを決定する後方スピーカ出力レベル決定手段とを含む請求項３に記載の音像形成装置。
【請求項５】
前記遅延時間決定手段が、
前記聴取位置から前記定位位置までの距離と前記聴取位置から前記前方スピーカ層までの距離の差を音速で除した値を前方スピーカ遅延時間として決定する前方スピーカ遅延時間決定手段と、
前記聴取位置から前記定位位置までの距離と前記聴取位置から前記後方スピーカ層までの距離の差を音速で除した値を後方スピーカ遅延時間として決定する後方スピーカ遅延時間決定手段とを含む請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の音像形成装置。
【請求項６】
前記音像形成音響信号出力手段が、
前記前方スピーカに、前記前方スピーカ遅延時間遅延した前記前方スピーカ出力レベルの前記音像形成音響信号を前方スピーカ音像形成音響信号として出力する前方スピーカ音像形成音響信号出力手段と、
前記後方スピーカに、前記後方スピーカ遅延時間遅延した前記後方スピーカ出力レベルの前記音像形成音響信号を後方スピーカ音像形成音響信号として出力する後方スピーカ音像形成音響信号出力手段とを含む請求項５に記載の音像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音像形成装置に係り、特に、奥行き方向の音像定位を改善することのできる音像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
音像定位技術は、複数のスピーカにより構成される再生音場において、各スピーカの出力レベルを変更することにより音像の位置を制御する技術であり、既に種々の技術が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
図１０は、非特許文献１に開示されているベクトル振幅パンニング法を説明する上面図であって、５つのスピーカＳＰ1〜ＳＰ5が聴取位置Ｇを中心とする半径ｒの円の周上に配置されている場合を示す。
【０００４】
音像をスピーカＳＰ1とスピーカＳＰ2の間の位置Ｓに定位させる場合は、聴取位置Ｇを始点とし位置Ｓを指向するベクトルＡを、聴取位置Ｇを始点としスピーカＳＰ1を指向するベクトルＰ1と聴取位置Ｇを始点としスピーカＳＰ2を指向するベクトルＰ2とに分解する。即ち、［数１］を満足するようにベクトルＡを分解する。
【数１】
2008017117.tif 000003
【０００５】
そして、ベクトルＰ1およびベクトルＰ2の大きさとベクトルＡの大きさの比をｇ1およびｇ2とする。即ち、［数２］によりｇ1およびｇ2を算出する。
【数２】
2008017117.tif 000004
【０００６】
音響信号が位置Ｓから放射されると仮定したときの音響信号の聴取位置Ｇにおける音響エネルギと、スピーカＳＰ1およびスピーカＳＰ2が放射し、位置Ｓに音像を形成する音像形成音響信号の聴取位置Ｇにおける音響エネルギを同一とするために、［数３］により補正係数ｋを求める。
【数３】
2008017117.tif 000005
【０００７】
そして、［数４］によりスピーカＳＰ1およびスピーカＳＰ2の利得係数Ｇ1およびＧ2を決定する。
【数４】
2008017117.tif 000006
【０００８】
即ち、スピーカＳＰ1から音響信号の入力音量レベルに利得係数Ｇ1をかけた音量レベルで、スピーカＳＰ2から音響信号の入力音量レベルに利得係数Ｇ2をかけた音量レベルで音像形成音響信号を出力することにより、音像を位置Ｓに定位させることが可能となる。
【０００９】
なお、非特許文献１には、ベクトル振幅パンニング法をスピーカが３次元空間に配置されている場合にも拡張できることが開示されている。
【非特許文献１】VILLE PULKKI “Virtual Sound Source Positioning Using Vector Base Amplitude Panning” Audio Engineering Society, Inc. 1977, pp456‐466
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来のベクトル振幅パンニング法は、円周上（３次元空間においては球面上）に配置されたスピーカを使用するものであり、音響信号の定位位置をスピーカの形成する円周上（もしくは球面上）で移動させることは可能であるものの、定位位置を奥行き方向に移動することは困難であるという課題があった。
【００１１】
本発明は、従来の課題を解決するためになされたものであって、奥行き方向の音像定位を改善することのできる音像形成装置および方法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】
【００１２】
本発明の音像形成装置は、聴取位置を中心とする球面に沿って配置された３個以上のスピーカにより構成されるスピーカ層を少なくとも２層含む音響信号出力手段と、音響信号の定位位置を指定する定位位置指定手段と、前記音響信号出力手段に含まれるスピーカの配置情報であるスピーカ配置情報を記憶するスピーカ配置情報記憶手段と、前記定位位置および前記スピーカ配置情報に基づいて前記定位位置に音像を形成する音像形成音響信号を生成して前記音響信号出力手段に出力する音像形成音響信号生成手段とを含む構成を有している。
【００１３】
この構成により、音響信号の音像を奥行き方向に定位させることができることとなる。
【００１４】
本発明の音像形成装置は、前記音像形成音響信号生成手段が、前記音像形成音響信号を放射するスピーカを前記スピーカ層ごとに選択するスピーカ選択手段と、前記スピーカ選択手段により選択されたスピーカが出力する前記音像形成音響信号の出力レベルを決定する出力レベル決定手段と、前記スピーカ選択手段により選択されたスピーカが出力する前記音像形成音響信号の遅延時間を決定する遅延時間決定手段と、前記スピーカ選択手段により選択されたスピーカに、前記遅延時間遅延した前記出力レベルの前記音像形成音響信号を前記音響信号出力手段に出力する音像形成音響信号出力手段とを含む構成を有していてもよい。
【００１５】
本発明の音像形成装置は、前記スピーカ選択手段が、前記定位位置の直前方のスピーカ層である前方スピーカ層および前記定位位置の直後方のスピーカ層である後方スピーカ層を選択するスピーカ層選択手段と、前記前方スピーカ層を構成するスピーカの中から、前記聴取位置と前記定位位置とを結ぶ直線と前記前方スピーカ層との交点を囲む少なくとも３つのスピーカである前方スピーカを特定する前方スピーカ特定手段と、前記後方スピーカ層を構成するスピーカの中から、前記直線と前記後方スピーカ層との交点を囲む少なくとも３つのスピーカである後方スピーカを特定する後方スピーカ特定手段とを含む構成を有している。
【００１６】
この構成により、最外殻のスピーカ層が囲んだ空間内の任意の点に音像を定位することができることとなる。
【００１７】
本発明の音像形成装置は、前記出力レベル決定手段が、前記聴取位置を始点とし前記直線と前記前方スピーカ層との交点を終点とする前方スピーカ層ベクトルを、前記聴取位置を始点とし、前記前方スピーカを指向する少なくとも３つの前方スピーカベクトルに分解する前方スピーカ層ベクトル分解手段と、前記聴取位置を始点とし前記直線と前記後方スピーカ層との交点を終点とする後方スピーカ層ベクトルを、前記聴取位置を始点とし、前記後方スピーカを指向する少なくとも３つの後方スピーカベクトルに分解する後方スピーカ層ベクトル分解手段と、前記前方スピーカ層ベクトルの長さに対する前記前方スピーカベクトルの長さの比である前方スピーカベクトル長比を算出する前方スピーカベクトル長比算出手段と、前記後方スピーカ層ベクトルの長さに対する前記後方スピーカベクトルの長さの比である後方スピーカベクトル長比を算出する後方スピーカベクトル長比算出手段と、前記前方スピーカ層と前記後方スピーカ層の間隔を前記定位位置で内分した内分比を算出する内分比算出手段と、前記前方スピーカおよび前記後方スピーカが放射する前記音像形成音響信号の前記聴取位置におけるエネルギの和と、前記音響信号が前記定位位置から放射されると仮定したときの前記音響信号の前記聴取位置におけるエネルギとを等しくする補正係数を算出する補正係数算出手段と、前記補正係数、前記内分比および前記前方スピーカベクトル長比に基づいて前方スピーカ出力レベルを決定する前方スピーカ出力レベル決定手段と、前記補正係数、前記内分比および前記後方スピーカベクトル長比に基づいて後方スピーカ出力レベルを決定する後方スピーカ出力レベル決定手段とを含む構成を有している。
【００１８】
この構成により、スピーカ選択手段により選択されたスピーカごとに音像形成音響信号の出力レベルを決定することができることとなる。
【００１９】
本発明の音像形成装置は、前記遅延時間決定手段が、前記聴取位置から前記定位位置までの距離と前記聴取位置から前記前方スピーカ層までの距離の差を音速で除した値を前方スピーカ遅延時間として決定する前方スピーカ遅延時間決定手段と、前記聴取位置から前記定位位置までの距離と前記聴取位置から前記後方スピーカ層までの距離の差を音速で除した値を後方スピーカ遅延時間として決定する後方スピーカ遅延時間決定手段とを含む構成を有している。
【００２０】
この構成により、スピーカ選択手段により選択されたスピーカごとに音像形成音響信号の遅延時間を決定することができることとなる。
【００２１】
本発明の音像形成装置は、前記音像形成音響信号出力手段が、前記前方スピーカに、前記前方スピーカ遅延時間遅延した前記前方スピーカ出力レベルの前記音像形成音響信号を前方スピーカ音像形成音響信号として出力する前方スピーカ音像形成音響信号出力手段と、前記後方スピーカに、前記後方スピーカ遅延時間遅延した前記後方スピーカ出力レベルの前記音像形成音響信号を後方スピーカ音像形成音響信号として出力する後方スピーカ音像形成音響信号出力手段とを含む構成を有している。
【００２２】
この構成により、前方スピーカおよび後方スピーカに音像形成音響信号を出力することができることとなる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、聴取位置を中心とする半径ｒiの球面に沿って配置された３個以上のスピーカにより構成される少なくとも２層のスピーカ層を設けることにより、奥行き方向の音像定位を改善することができるという効果を有する音像形成装置を提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明に係る音像形成装置の実施形態について、図面を用いて説明する。
【００２５】
本発明に係る音像形成装置１は、図１のブロック図に示すように、聴取位置Ｇを中心とする半径ｒiの球面に沿って配置された３個以上のスピーカにより構成されるスピーカ層１１１、１１２・・・を少なくとも２層含む音響信号出力手段１１と、音響信号の定位位置Ｓを指定する定位位置指定手段１２と、音響信号出力手段１１に含まれるスピーカの配置情報であるスピーカ配置情報を記憶するスピーカ配置情報記憶手段１３と、定位位置Ｓおよびスピーカ配置情報に基づいて定位位置Ｓに音像を形成する音像形成音響信号を生成して音響信号出力手段１１に出力する音像形成音響信号生成手段１４とを含む。
【００２６】
音像形成音響信号生成手段１４は、音像形成音響信号を放射するスピーカをスピーカ層ごとに選択するスピーカ選択手段１４１と、スピーカ選択手段１４１により選択されたスピーカが出力する音像形成音響信号の出力レベルを決定する出力レベル決定手段１４２と、スピーカ選択手段１４１により選択されたスピーカが出力する音像形成音響信号の遅延時間を決定する遅延時間決定手段１４３と、スピーカ選択手段１４１により選択されたスピーカに遅延時間遅延した出力レベルの音像形成音響信号を音響信号出力手段１１に出力する音像形成音響信号出力手段１４４とを含む。
【００２７】
本発明に係る音像形成装置１は、図２のハードウエア構成を表すブロック図に示すように、音響信号出力手段１１のスピーカ層１１１、１１２として機能する前方スピーカ層Ｓnおよび後方スピーカ層Ｓfと、定位位置指定手段１２として機能するパンポッド１２１およびトラックボール１２２などのインターフェースと、音像形成音響信号生成手段１４として機能するパーソナルコンピュータ２などの演算装置とを含む。
【００２８】
前方スピーカ層Ｓnおよび後方スピーカ層Ｓfは、それぞれ、聴取位置Ｇを中心とする半径ｒ1および半径ｒ2の半球面上に配置された３つ以上のスピーカを含む。
【００２９】
前方スピーカ層Ｓnおよび後方スピーカ層Ｓfのスピーカの配置は特に規定されないが、図３に示すように、隣接する３つのスピーカを頂点とする三角形により半球面が覆われるように配置することが望ましい。
【００３０】
図３（ａ）は前方スピーカ層Ｓnおよび後方スピーカ層Ｓfの斜視図であって、図３（ｂ）は図３（ａ）に示すレベルｈ0、ｈ1、ｈ2、ｈ3、ｈ4の水平断面図であって、□はスピーカの配置位置を示す。
【００３１】
定位位置指定手段１２のうち、パンポッド１２１は定位位置Ｓの奥行き方向を指定するために使用し、トラックボール１２２は定位位置Ｓの上下左右方向を指定するために使用する。
【００３２】
パーソナルコンピュータ２は、入力インターフェイス（Ｉ／Ｆ）２１、ＣＰＵ２２、メモリ２３、ハードディスク（ＨＤＤ）２４、出力Ｉ／Ｆ２５および周辺機器Ｉ／Ｆ２６がバス２７を介して相互に結合された構成を有する。
【００３３】
入力Ｉ／Ｆ２１には、定位位置指定手段１２を構成するパンポッド１２１およびトラックボール１２２が接続される。
【００３４】
出力Ｉ／Ｆ２５には、前方スピーカ層Ｓnおよび後方スピーカ層Ｓfを構成するスピーカが増幅器２５１を介して接続される。
【００３５】
また、周辺機器Ｉ／Ｆ２６には、表示パネル２６１、キーボード２６２およびマウス２６３が接続される。なお、表示パネル２６１、キーボード２６２およびマウス２６３に代えて専用の操作パネルを使用してもよい。
【００３６】
そして、スピーカ配置情報記憶手段１３、ならびに音像形成音響信号生成手段１４に含まれるスピーカ選択手段１４１、出力レベル決定手段１４２、遅延時間決定手段１４３および音像形成音響信号出力手段１４４は、パーソナルコンピュータ２に音像形成音響信号生成プログラムをインストールすることにより、パーソナルコンピュータ２内にソフトウエア的に構成される。
【００３７】
図４はパーソナルコンピュータ２にインストールされる音像形成音響信号生成プログラムのフローチャートであって、予め定められた所定時間間隔ごとに割り込みにより実行される。
【００３８】
ＣＰＵ２２は、まず、パンポッド１２１およびトラックボール１２２により設定された定位位置Ｓを読み込む（ステップＳ４１）。
【００３９】
ＣＰＵ２２は、次に、ハードディスク２４に予め記録されている音響信号を読み込む（ステップＳ４２）。
【００４０】
続いて、ＣＰＵ２２は、スピーカ選択処理（ステップＳ４３）、出力レベル決定処理（ステップＳ４４）、遅延時間決定処理（ステップＳ４５）および音像形成音響信号出力処理（ステップＳ４６）を実行するが、各処理の詳細は後述する。
【００４１】
図５は、ＣＰＵ２２がステップＳ４３で実行するスピーカ選択処理の詳細フローチャートであって、ＣＰＵ２２は、まず、定位位置Ｓの直前方のスピーカ層である前方スピーカ層Ｓnおよび定位位置Ｓの直後方のスピーカ層である後方スピーカ層Ｓfを選択する（ステップＳ４３１）。
【００４２】
次に、ＣＰＵ２２は、前方スピーカ層Ｓnを構成するスピーカの中から、聴取位置Ｇと定位位置Ｓとを結ぶ直線と前方スピーカ層Ｓnとの交点Ｘnを囲む少なくとも３つのスピーカである前方スピーカＳＰn1、ＳＰn2、…ＳＰnM（Ｍはスピーカ数）を特定する（ステップＳ４３２）。
【００４３】
その後、ＣＰＵ２２は、後方スピーカ層Ｓfを構成するスピーカの中から、聴取位置Ｇと定位位置Ｓとを結ぶ直線と後方スピーカ層Ｓfとの交点Ｘfを囲む少なくとも３つのスピーカである後方スピーカＳＰf1、ＳＰf2、…ＳＰfL（Ｌはスピーカ数）を特定する（ステップＳ４３３）。
【００４４】
なお、以降の説明では、前方スピーカおよび後方スピーカはそれぞれ３つのスピーカからなるものとする。
【００４５】
図６は、ＣＰＵ２２がステップＳ４４で実行する出力レベル決定処理の詳細フローチャートであって、ＣＰＵ２２は、図７に示すように、聴取位置Ｇを始点とし交点Ｘnを終点とする前方スピーカ層ベクトルＶnを、聴取位置Ｇを始点とし、前方スピーカＳＰn1、ＳＰn2およびＳＰn3を指向する３つの前方スピーカベクトルＶSPn1、ＶSPn2およびＶSPn3に［数５］を満たすように分解する（ステップＳ４４１）。
【数５】
2008017117.tif 000007
【００４６】
ＣＰＵ２２は、聴取位置Ｇを始点とし交点Ｘfを終点とする後方スピーカ層ベクトルＶfを、聴取位置Ｇを始点とし、後方スピーカＳＰf1、ＳＰf2およびＳＰf3を指向する３つの後方スピーカベクトルＶSPf1、ＶSPf2およびＶSPf3に［数６］を満たすように分解する（ステップＳ４４２）。
【数６】
2008017117.tif 000008
【００４７】
ＣＰＵ２２は、前方スピーカ層ベクトルＶnの大きさを示す前方スピーカ層ベクトル長｜Ｖn｜に対する前方スピーカベクトルＶSPn1、ＶSPn2およびＶSPn3の大きさを示す前方スピーカベクトル長｜ＶSPn1｜、｜ＶSPn2｜および｜ＶSPn3｜の比である前方スピーカベクトル長比ｇSPn1、ｇSPn2およびｇSPn3を算出する（ステップＳ４４３）。
【数７】
2008017117.tif 000009
【００４８】
ＣＰＵ２２は、後方スピーカ層ベクトルＶfの大きさを示す後方スピーカ層ベクトル長｜Ｖf｜に対する後方スピーカベクトルＶSPf1、ＶSPf2およびＶSPf3の大きさを示す後方スピーカベクトル長｜ＶSPf1｜、｜ＶSPf2｜および｜ＶSPf3｜の比である後方スピーカベクトル長比ｇSPf1、ｇSPf2およびｇSPf3を算出する（ステップＳ４４４）。
【数８】
2008017117.tif 000010
【００４９】
ＣＰＵ２２は、前方スピーカ層Ｓnと後方スピーカ層Ｓfの間隔を定位位置Ｓで内分した内分比ｗを算出する（ステップＳ４４５）。
【数９】
2008017117.tif 000011
【００５０】
即ち、聴取位置Ｇと定位位置Ｓとを結ぶベクトルをＶsとすると、Ｖsは［数１０］のように表されることとなる。
【数１０】
2008017117.tif 000012
【００５１】
ＣＰＵ２２は、前方スピーカＳＰn1、ＳＰn2およびＳＰn3および後方スピーカＳＰf1、ＳＰf2およびＳＰf3が放射する音像形成音響信号の聴取位置Ｇにおけるエネルギの和と、音響信号が定位位置Ｓから放射されると仮定したときの音響信号の聴取位置Ｇにおけるエネルギとを等しくする補正係数ｋを算出する（ステップＳ４４６）。
【００５２】
即ち、音響信号の音像を正確に再生するためには、音源が放射する聴取位置Ｇにおける音響エネルギと、前方スピーカＳＰn1、ＳＰn2およびＳＰn3および後方スピーカＳＰf1、ＳＰf2およびＳＰf3の合計６個のスピーカが放射する聴取位置Ｇにおける音響エネルギとが等しいことが必要である。
【００５３】
本発明では、音響エネルギは音量レベルの２乗に比例することに基づいて、［数１１］に基づいて補正係数ｋを算出する。
【数１１】
2008017117.tif 000013
【００５４】
そして、ＣＰＵ２２は、補正係数ｋ、内分比ｗ、前方スピーカベクトル長比ｇSPn1、ｇSPn2およびｇSPn3を使用して［数１２］に基づいて前方スピーカ出力利得係数ＧSPn1、ＧSPn2およびＧSPn3を算出し、音響信号の入力音量レベルに前方スピーカ出力利得係数ＧSPn1、ＧSPn2およびＧSPn3を乗算することにより前方スピーカ出力レベルを決定する（ステップＳ４４７）。
【数１２】
2008017117.tif 000014
【００５５】
最後に、ＣＰＵ２２は、補正係数ｋ、内分比ｗ、後方スピーカベクトル長比ｇSPf1、ｇSPf2およびｇSPf3を使用して［数１３］に基づいて後方スピーカ出力利得係数ＧSPf1、ＧSPf2およびＧSPf3を算出し、音響信号の入力音量レベルに後方スピーカ出力利得係数ＧSPf1、ＧSPf2およびＧSPf3を乗算することにより後方スピーカ出力レベルを決定する（ステップＳ４４８）。
【数１３】
2008017117.tif 000015
【００５６】
図８は、ＣＰＵ２２がステップＳ４５で実行する遅延時間決定処理の詳細フローチャートであって、ＣＰＵ２２は、聴取位置Ｇから定位位置Ｓまでの距離ｒsと聴取位置Ｇから前方スピーカ層Ｓnまでの距離ｒnの差を音速ｖsで除した値を前方スピーカ遅延時間ｄnとして［数１４］により決定する（ステップＳ４５１）。
【数１４】
2008017117.tif 000016
【００５７】
次に、ＣＰＵ２２は聴取位置Ｇから定位位置Ｓまでの距離ｒsと聴取位置Ｇから後方スピーカ層Ｓfまでの距離ｒfの差を音速ｖsで除した値を後方スピーカ遅延時間ｄfとして［数１５］により決定する（ステップＳ４５２）。
【数１５】
2008017117.tif 000017
【００５８】
聴取位置Ｇから定位位置Ｓまでの距離ｒsは聴取位置Ｇから後方スピーカ層Ｓfまでの距離ｒfより小であるので、後方スピーカ遅延時間ｄfは負の値となる。
【００５９】
なお、音響信号が逐次入力される実時間処理においては、実際に負の遅延時間を実現することは不可能であるので、後方スピーカ遅延時間ｄfが正の値となるように、例えば［数１６］で定義される時間ｄを前方スピーカ遅延時間ｄnおよび後方スピーカ遅延時間ｄfに一律に加算補正することが必要である。
【数１６】
2008017117.tif 000018
【００６０】
図９は、ＣＰＵ２２がステップＳ４６で実行する音像形成音響信号出力処理の詳細フローチャートであって、ＣＰＵ２２は、［数１７］で表されるように、前方スピーカＳＰn1、ＳＰn2、ＳＰn3に、前方スピーカ遅延時間ｄn遅延し前方スピーカ出力利得係数ＧSPn1、ＧSPn2およびＧSPn3が乗算された音響信号ｓ（ｔ）を前方スピーカ音像形成信号として出力する（ステップＳ４６１）。
【数１７】
2008017117.tif 000019
【００６１】
次に、ＣＰＵ２２は、［数１８］で表されるように、後方スピーカＳＰf1、ＳＰf2、ＳＰf3に、後方スピーカ遅延時間ｄf遅延し後方スピーカ出力利得係数ＧSPf1、ＧSPf2およびＧSPf3が乗算された音響信号ｓ（ｔ）を後方スピーカ音像形成信号として出力する（ステップＳ４６２）。
【数１８】
2008017117.tif 000020
【００６２】
以上説明したように、本発明に係る音像形成装置によれば、奥行き方向の音像定位を改善することが可能となる。
【００６３】
なお、本実施の形態では、前方スピーカおよび後方スピーカをそれぞれ３つ特定する例を示したが、それぞれ４つ以上のスピーカを特定した場合においても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
以上のように、本発明に係る音像形成装置は、奥行き方向の音像定位を改善することができるという効果を有し、バーチャルリアリティシステム、音響データ製作支援システム等として有効である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明に係る音像形成装置の機能構成を示すブロック図
【図２】本発明に係る音像形成装置のハードウエア構成を表すブロック図
【図３】前方スピーカ層Ｓnおよび後方スピーカ層Ｓfの斜視図および水平断面図
【図４】本発明に係る音像形成装置で実行される音像形成音響信号生成プログラムのフローチャート
【図５】本発明に係る音像形成装置で実行されるスピーカ選択処理の詳細フローチャート
【図６】本発明に係る音像形成装置で実行される出力レベル決定処理の詳細フローチャート
【図７】前方スピーカ層ベクトルＶnと前方スピーカベクトルＶSPn1、ＶSPn2およびＶSPn3の位置関係を示す図
【図８】本発明に係る音像形成装置で実行される遅延時間決定処理の詳細フローチャート
【図９】本発明に係る音像形成装置で実行される音像形成音響信号出力処理の詳細フローチャート
【図１０】従来のベクトル振幅パンニング法を説明する上面図
【符号の説明】
【００６６】
１  音像形成装置
１１  音響信号出力手段
１２  定位位置指定手段
１３  スピーカ配置情報記憶手段
１４  音像形成音響信号生成手段
１４１  スピーカ選択手段
１４２  出力レベル決定手段
１４３  遅延時間決定手段
１４４  音像形成音響信号出力手段
１１１、１１２  スピーカ層
【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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