(57)【要約】【課題】バーチャル・サラウンドチャンネルを左右方向、前後方向に明瞭に定位させる。【解決手段】デコーダ１１から出力されるマルチチャンネル信号のうち、リア側のＬＳチャンネルとＲＳチャンネルの信号は、それぞれリア側方定位付加部３１、３２で受聴者１００の左右の仮想スピーカ位置２１、２２に定位され、クロストーク・キャンセル部３３に出力される。また、前記ＬＳチャンネルとＲＳチャンネルの信号は、それぞれリア後方定位付加部４０、４１にも入力され、受聴者１００の左右後方の仮想スピーカ位置に定位される。リア後方定位付加部４０、４１の出力は、それぞれ、レベル制御器４４、４５でレベル制御された後、加算器４６、４７でクロストーク・キャンセル部３３でクロストーク・キャンセル処理されたリア側方定位付加部の出力と混合され、ＦＬスピーカ１９、ＦＲスピーカ２０から再生される。【選択図】図１
2008154082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
後方チャンネルの信号を受聴者の後方に定位させるための信号処理を行う定位付加部の出力信号を、受聴者の左前方に配置されたフロントレフトスピーカ及び受聴者の右前方に配置されたフロントライトスピーカから再生することにより、前記後方チャンネルの信号を受聴者の後方に定位させる音場再生装置であって、
前記定位付加部は、前記後方チャンネルの信号を受聴者の側方の第１の仮想スピーカ位置に定位させる側方定位付加部と、前記後方チャンネルの信号を受聴者の後方の第２の仮想スピーカ位置に定位させる後方定位付加部と、前記側方定位付加部の出力と前記後方定位付加部の出力を混合して出力する加算手段とを有することを特徴とする音場再生装置。
【請求項２】
前記側方定位付加部の出力と前記後方定位付加部の出力の混合比率を制御する手段を有することを特徴とする請求項１記載の音場再生装置。
【請求項３】
前記側方定位付加部は、前記後方チャンネルの信号に対し、前記第１の仮想スピーカ位置から受聴者の左耳までの伝達関数を畳み込んで前記フロントレフトスピーカから出力させる左出力信号とし、前記第１の仮想スピーカ位置から受聴者の右耳までの伝達関数を畳み込んで前記フロントライトスピーカから出力させる右出力信号とする処理を行うリア側方定位付加部と、前記リア側方定位付加部からの左出力信号及び右出力信号に対し、受聴者の左耳に前記フロントレフトスピーカから再生された前記左出力信号のみを到達させ、受聴者の右耳に前記フロントライトスピーカから再生された前記右出力信号のみを到達させるための信号処理を行って、前記フロントレフトスピーカから出力させる信号及び前記フロントライトスピーカから出力させる信号を出力するクロストーク・キャンセル処理部とを有するものであり、
前記後方定位付加部は、前記後方チャンネルの信号に対し、前記第２の仮想スピーカ位置から受聴者の左耳までの伝達関数を前記フロントレフトスピーカから受聴者の左耳までの伝達関数で除算した伝達関数を畳み込んで前記フロントレフトスピーカから出力させる信号とし、前記第２の仮想スピーカ位置から受聴者の右耳までの伝達関数を前記フロントライトスピーカから受聴者の右耳までの伝達関数で除算した伝達関数を畳み込んで前記フロントライトスピーカから出力させる信号とする処理を行うものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の音場再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、頭部伝達関数（ＨＲＴＦ：Head-Related Transfer Function）を利用して信号処理した後方チャンネルの信号を前方に配置された実スピーカから出力することにより、後方の仮想スピーカ位置に定位させる音場再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
受聴者の後方にスピーカを配置せず、前方に設置した複数のスピーカから後方のサラウンドチャンネルの音を発生させるいわゆるバーチャル・サラウンド再生を行う音場再生装置が知られている。（特許文献１、２、３）
ある方向に音源が存在するときに、人は、そのことを、左右の耳に入る音のレベル差、遅延差、周波数特性差により知覚することができる。バーチャル・サラウンドは、この人の両耳聴の特性を応用したもので、サラウンドチャンネルの信号が受聴者の後方の仮想スピーカから再生されたように音像を定位させる後方定位付加手段と、受聴者の前方に配置された２個の実スピーカからの音が、それぞれの側の耳にのみ到達するように制御するクロストーク・キャンセル処理手段を備え、仮想スピーカ位置から再生され受聴者の左右の耳に到達する信号と同じ信号が、受聴者の前方に配置された実スピーカから再生された信号により、受聴者の左右の耳に発生するようにするものである。
なお、クロストーク・キャンセル処理については、非特許文献１に詳しい。
【０００３】
図６は、従来の音場再生装置の構成を示すブロック図である。
この図において、１１はデコーダ部、１２はポストプロセッシング部、１３はコントローラ、１４はメモリ、１５はユーザーインターフェース部、１６はＤ／Ａ変換器、１７は電子ボリューム、１８はパワーアンプ、１９は受聴者の左前方に設置されるフロントレフト（ＦＬ）スピーカ、２０は受聴者１００の右前方に設置されるフロントライト（ＦＲ）スピーカである。ここで、前記デコーダ部１１及びポストプロセッシング部１２は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）により実現されている。
また、９１はサラウンドレフト（ＬＳ）チャンネルの信号の仮想音源位置を示す仮想スピーカ、９２はサラウンドライト（ＲＳ）チャンネルの仮想音源位置を示す仮想スピーカであり、仮想スピーカ９１は受聴者１００の左後方に、仮想スピーカ９２は受聴者１００の右後方に、それぞれ位置するように設定されている。
本発明では、実際に設置されたＦＬスピーカ１９及びＦＲスピーカ２０から再生される音により、あたかも受聴者１００の左後方の仮想スピーカ９１と右後方の仮想スピーカ９２からサラウンドチャンネルの音が再生されているように聞こえるように制御される。
【０００４】
前記デコーダ部１１は、ＤＶＤプレーヤー、スーパーオーディオＣＤプレーヤーなどのデジタルオーディオ機器やデジタル放送チューナなどからのオーディオ信号を入力して、例えば、５．１チャンネルのマルチチャンネル信号を出力する。すなわち、ＤＩＲ（Digital Interface Receiver）からのビットストリーム信号、Ｄ／Ａ変換器からのマルチチャンネルＰＣＭ信号、及び、ＨＤＭＩ（High Definition Multimedia Interface）端子からのマルチチャンネルビットストリーム信号を受け取り、ドルビーデジタル、ＤＴＳ（Digital Theater Systems）、ＡＡＣ（Advanced Audio Coding）などで圧縮されているデータは展開して、レフト（Ｌ）チャンネル、ライト（Ｒ）チャンネル、センター（Ｃ）チャンネル、サラウンドレフト（ＬＳ）チャンネル、サラウンドライト（ＲＳ）チャンネルの５つのチャンネルの信号を出力する。
【０００５】
ポストプロセッシング部１２は、ＬＳリア定位付加部７１、ＲＳリア定位付加部７２及びクロストーク・キャンセル処理部７３を有し、前記デコーダ部１１から入力されるリア側の２チャンネル（ＬＳ、ＲＳ）の信号に対し、リア定位付加処理とクロストーク・キャンセル処理を行った後、該処理された信号と前記Ｃチャンネルの信号を、前記ＬチャンネルとＲチャンネルの信号にそれぞれ加算して、ＦＬスピーカ１９から出力される左出力信号とＦＲスピーカ２０から出力される右出力信号を出力する。
前記リア定位付加処理は、ＬＳリア定位付加部７１とＲＳリア定位付加部７２において、前記リア側の２チャンネルの信号（ＬＳ、ＲＳ）が、受聴者の左右後方の仮想スピーカ９１と９２からそれぞれ再生されていると人が知覚するための情報を与えるための処理であり、ＬＳチャンネルの信号とＲＳチャンネルの信号に、レベル差、遅延差及び周波数特性差を付けて、出力する処理である。
また、クロストーク・キャンセル処理は、前記ＬＳリア定位付加部７１及びＲＳリア定位付加部７２から出力された信号に対し、それらの信号が、前記ＦＬスピーカ１９及びＦＲスピーカ２０から出力されたときに、それぞれのスピーカからの出力が受聴者１００のそれぞれのスピーカ側の耳に到達するように、スピーカのクロストークを排除するための処理である。このクロストーク・キャンセル処理は、左チャンネル（Ｌｃｈ）ダイレクト補正部７４、Ｌｃｈクロストーク補正部７５、右チャンネル（Ｒｃｈ）クロストーク補正部７６、Ｒｃｈダイレクト補正部７７、前記Ｌｃｈダイレクト補正部７４の出力と前記Ｒｃｈクロストーク補正部７６の出力とを加算する加算器７８、前記Ｒｃｈダイレクト補正部７７の出力と前記Ｌｃｈクロストーク補正部７５の出力とを加算する加算器７９を有するクロストーク・キャンセル処理部７３において実行される。
【０００６】
前記クロストーク・キャンセル処理部７３の加算器７８の出力と前記センター（Ｃ）チャンネルの１／２のレベルとされた信号は、加算器８０に供給され、ここで、前記Ｌチャンネルの信号と加算され、前記ＦＬスピーカ１９から出力される左出力信号とされる。また、前記加算器７９の出力と前記センター（Ｃ）チャンネルの１／２のレベルとされた信号は、加算器８１で前記Ｒチャンネルの信号と加算され、前記ＦＲスピーカ２０から出力される右出力信号とされる。
この左出力信号と右出力信号は、Ｄ／Ａコンバータ１６でアナログ信号に変換され、電子ボリューム１７及びパワーアンプ１８を介して、対応するＦＬスピーカ１９又はＦＲスピーカ２０から再生される。
これにより、受聴者１００は、左右のサラウンドチャンネルの信号が、あたかも仮想スピーカ９１及び９２から再生されているように聞こえることとなる。
前記コントローラ１３は、この音場再生装置全体の制御を行うものであり、ユーザーインターフェース部１５から入力されるユーザーの指示に基づいて、前記各部における処理を制御する。
また、メモリ１４は制御に用いる各種データやプログラムを記憶するものであり、前記ポストプロセッシング部１２による定位付加処理及びクロストーク・キャンセル処理に用いられるＦＩＲフィルタの係数データもメモリ１４に記憶されている。
【０００７】
このようにして、受聴者１００の両耳１０１及び１０２には、前記仮想スピーカ９１から発生されたＬＳチャンネルの信号による音圧と前記仮想スピーカ９２から発生されたＲＳチャンネルの信号による音圧が再生される。  
これにより、ＤＶＤやデジタル放送などのマルチチャンネル（５．１チャンネル）コンテンツをフロント２チャンネルのスピーカで視聴するときに、受聴者の前方に設置された２個のスピーカを使用して、あたかも、受聴者の左右後方に配置された２個のサラウンドスピーカ（仮想スピーカ）から音が発せられているように、感じることができる。
【０００８】
【特許文献１】特開平５−２０７５９７号公報
【特許文献２】特開平８−５１６９８号公報
【特許文献３】特開平８−２６５８９９号公報
【非特許文献１】小林照二、”ＯＳＳ−基準的音響伝送系−”、[online]、[平成１８年１０月２４日検索]、インターネット <URL : http://www.noe.co.jp/news/04/04meca2.html>
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述した従来の音場再生装置によれば、バーチャル・サラウンドチャンネルが受聴者の左右後方に定位するはずであるが、実際には、受聴者の前方の左右に定位してしまい、サラウンド空間が狭く感じられることがあるという問題があった。
図７は、この様子を示す図であり、サラウンドチャンネルが、本来定位するはずの仮想スピーカ９１及び９２の位置から、図中９３及び９４で示す受聴者１００の左右前方の位置に定位してしまい、サラウンド空間が狭く感じられるという問題点があった。
これは、前記リア定位付加処理やクロストーク・キャンセル処理を行うときに使用する頭部伝達関数が複数の人間の平均値のサイズで製作されたダミーヘッドを用いて測定されたものであり、これと受聴者個人との個体差により、後方の知覚が困難となったことが原因であると考えられる。
また、仮想音源位置を受聴者の後方に設定すると、耳介の存在により高音域のレベルが低下するため、後方に定位された信号の音質は劣化する。
【００１０】
そこで、本発明は、バーチャル・サラウンドチャンネルの左右、前後の定位を明りょうにするとともに、後方定位に伴う音質劣化を最小限に抑えることができる音場再生装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の音場再生装置は、後方チャンネルの信号を受聴者の後方に定位させるための信号処理を行う定位付加部の出力信号を、受聴者の左前方に配置されたフロントレフトスピーカ及び受聴者の右前方に配置されたフロントライトスピーカから再生することにより、前記後方チャンネルの信号を受聴者の後方に定位させる音場再生装置であって、前記定位付加部は、前記後方チャンネルの信号を受聴者の側方の第１の仮想スピーカ位置に定位させる側方定位付加部と、前記後方チャンネルの信号を受聴者の後方の第２の仮想スピーカ位置に定位させる後方定位付加部と、前記側方定位付加部の出力と前記後方定位付加部の出力を混合して出力する加算手段とを有するものである。
また、前記側方定位付加部の出力と前記後方定位付加部の出力の混合比率を制御する手段を有するものである。
さらに、前記側方定位付加部は、前記後方チャンネルの信号に対し、前記第１の仮想スピーカ位置から受聴者の左耳までの伝達関数を畳み込んで前記フロントレフトスピーカから出力させる左出力信号とし、前記第１の仮想スピーカ位置から受聴者の右耳までの伝達関数を畳み込んで前記フロントライトスピーカから出力させる右出力信号とする処理を行うリア側方定位付加部と、前記リア側方定位付加部からの左出力信号及び右出力信号に対し、受聴者の左耳に前記フロントレフトスピーカから再生された前記左出力信号のみを到達させ、受聴者の右耳に前記フロントライトスピーカから再生された前記右出力信号のみを到達させるための信号処理を行って、前記フロントレフトスピーカから出力させる信号及び前記フロントライトスピーカから出力させる信号を出力するクロストーク・キャンセル処理部とを有するものであり、前記後方定位付加部は、前記後方チャンネルの信号に対し、前記第２の仮想スピーカ位置から受聴者の左耳までの伝達関数を前記フロントレフトスピーカから受聴者の左耳までの伝達関数で除算した伝達関数を畳み込んで前記フロントレフトスピーカから出力させる信号とし、前記第２の仮想スピーカ位置から受聴者の右耳までの伝達関数を前記フロントライトスピーカから受聴者の右耳までの伝達関数で除算した伝達関数を畳み込んで前記フロントライトスピーカから出力させる信号とする処理を行うものとされている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の音場再生装置によれば、バーチャル・サラウンドチャンネルの定位処理を、左右方向と前後方向とで別処理化しているため、左右の拡がりと前後の差を明りょうにすることが可能となり、意図した受聴者の後方の位置に定位させることが可能となった。
また、側方定位付加部と後方定位付加部の出力の混合比率を制御可能とすることにより、後方定位とのトレードオフである音質劣化を調整することができ、後方定位の違和感を調整することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、本発明の音場再生装置の一実施の形態の構成を示すブロック図である。
図１において、デコーダ部１１、ポストプロセッシング部１２、コントローラ１３、メモリ１４、ユーザーインターフェース部１５、Ｄ／Ａ変換器１６、電子ボリューム１７、パワーアンプ１８、受聴者の左前方に設置されるフロントレフト（ＦＬ）スピーカ１９、及び、受聴者１００の右前方に設置されるフロントライト（ＦＲ）スピーカ２０は、前記図６に示したものと同一の構成要素であり、重複する説明を省略する。
この図１と前記図６とを比較すると、図１に示す本発明の音場再生装置においては、受聴者１００の左側方に仮想スピーカ２１の位置が設定されており、受聴者１００の右側方に仮想スピーカ２２の位置が設定されている。そして、仮想スピーカ２１及び２２には、その位置を受聴者１００の後方に移動させることを示す矢印２３と２４が記載されている。また、ポストプロセッシング部１２の内部構成が異なっている点で相違している。
【００１４】
図１のポストプロセッシング部１２において、３１は前記サラウンドレフト（ＬＳ）チャンネルの信号を受聴者１００の左側方の仮想スピーカ２１の位置に定位させるための信号処理を行うＬＳリア側方定位付加部、３２は前記サラウンドライト（ＲＳ）チャンネルの信号を受聴者１００の右側方の仮想スピーカ２２の位置に定位させるための信号処理を行うＲＳリア側方定位付加部である。ＬＳリア側方定位付加部３１及びＲＳリア側方定位付加部３２の出力信号は、クロストーク・キャンセル処理部３３に入力され、フロントの２ｃｈのスピーカ（ＦＬ，ＦＲ）からの出力が受聴者１００のそれぞれのスピーカ側の耳にのみ到達するように信号処理されて、ＦＬスピーカ１９から出力される左出力信号とＦＲスピーカ２０から出力される右出力信号が出力される。
また、４０は前記サラウンドレフト（ＬＳ）チャンネルの信号に対して受聴者１００の左後方（後述する仮想スピーカ２５の位置）に定位させるための信号処理を行ってＦＬスピーカ１９から出力される左出力信号とＦＲスピーカ２０から出力される右出力信号を出力するＬＳリア後方定位付加部、４１は前記サラウンドライト（ＲＳ）チャンネルの信号に対して受聴者１００の右後方（後述する仮想スピーカ２６の位置）に定位させるための信号処理を行って左出力信号と右出力信号を出力するＲＳリア後方定位付加部である。
【００１５】
前記ＬＳリア後方定位付加部４０からの左出力信号と前記ＲＳリア後方定位付加部４１からの左出力信号は加算器４２で加算され、信号の出力レベルを制御するレベル制御部４４を介して、加算器４６に供給される。また、前記ＬＳリア後方定位付加部４０からの右出力信号と前記ＲＳリア後方定位付加部４１からの右出力信号は加算器４３で加算され、レベル制御部４５を介して加算器４７に供給される。
加算器４６の他方の入力には前記クロストーク・キャンセル処理部３３からの左出力信号が供給されており、前記レベル制御部４４を介して供給されるＬＳリア後方定位付加部４０及びＲＳリア後方定位付加部４１からの左出力信号と、前記クロストーク・キャンセル処理部３３を介して供給されるＬＳリア側方定位付加部３１及びＲＳリア側方定位付加部３２からの左出力信号が混合されて加算器４８に供給される。同様に、加算器４７の他方の入力には前記クロストーク・キャンセル処理部３３からの右出力信号が供給されており、前記レベル制御部４５を介して供給されるＬＳリア後方定位付加部４０及びＲＳリア後方定位付加部４１からの右出力信号と前記クロストーク・キャンセル処理部３３を介して供給されるＬＳリア側方定位付加部３１及びＲＳリア側方定位付加部３２からの右出力信号が混合されて加算器４９に供給される。
【００１６】
このように、本発明においては、バーチャル・サラウンドチャンネル（ＬＳ、ＲＳ）を定位させる処理を、受聴者の左右に定位させるリア側方定位付加処理と受聴者の後方に定位させるリア後方定位付加処理とに分離して行うようにしている。
ここで、ＬＳチャンネルとＲＳチャンネルを受聴者の横方向に定位させるリア側方定位付加処理は、前後方向の要素がないため確実に横方向に定位させることができるため、左右の拡がりを出すことができる。そして、その上で、前記リア後方定位付加処理により、前記ＬＳリア側方定位付加部３１によるＬＳチャンネルの定位位置（仮想スピーカ２１）を前記矢印２３に示すように受聴者１００の後方にシフトさせ、前記ＲＳリア側方定位付加部３２によるＲＳチャンネルの定位位置（仮想スピーカ２２）を前記矢印２４に示したように受聴者１００の後方にシフトさせているため、ＬＳチャンネルとＲＳチャンネルの音源位置が受聴者の前方に定位されることがなく、サラウンド空間を前後にも拡げることができる。
さらに、リア側方定位付加処理された信号とリア後方定位付加処理された信号を混合する際に、前記レベル制御部４４及び４５によりリア後方定位付加処理された信号のレベルを制御することにより、その混合比率を制御することができるようにしている。これにより、音質が劣化している後方定位の量を調整することができる。例えば、リア後方定位付加処理された信号のレベルを大きくすると、より後方に定位するが音質は劣化し、レベルを小さくすると、後方に定位する量は少なくなるが音質の劣化は少なくなる。この混合比率又は前記レベル制御部４４及び４５のレベルは、サラウンドチャンネルで再生される音の種類（拍手、音楽、効果音など）に応じて、ユーザーが前記ユーザーインターフェース部１５を用いて複数の段階の中から最も適したレベルを選択できるようにすることができる。
【００１７】
加算器４８には、前記レフト（Ｌ）チャンネルの信号と１／２のレベルとされた前記センター（Ｃ）チャンネルの信号が入力されており、これらの信号と前記加算器４６からの受聴者１００の左側方と左後方に定位されたサラウンドチャンネルの信号とが加算されて左出力信号として出力される。また、加算器４９には前記ライト（Ｒ）チャンネルの信号と１／２のレベルとされた前記Ｃチャンネルの信号が入力されており、これらの信号と前記加算器４７からの受聴者１００の右側方と右後方に定位されたサラウンドチャンネルの信号とが加算されて右出力信号として出力される。
前記加算器４８からの左出力信号と前記加算器４９からの右出力信号は、それぞれ、前記Ｄ／Ａ変換器１６でアナログ信号に変換され、電子ボリューム１７及びパワーアンプ１８を介して前記ＦＬスピーカ１９と前記ＦＲスピーカ２０から再生される。これにより、受聴者１００は、Ｌチャンネル、Ｃチャンネル及びＲチャンネルの信号とともに、左右のサラウンドチャンネルの信号が、自分の左右後方から再生されているように聞こえることとなる。
【００１８】
次に、前記ＬＳリア側方定位付加処理、ＲＳリア側方定位付加処理、クロストーク・キャンセル処理、ＬＳリア後方定位付加処理、ＲＳリア後方定位付加処理について、図２〜図４を参照して詳細に説明する。
図２は、受聴者１００、ＦＬスピーカ１９、ＦＲスピーカ２０、前記ＬＳリア側方定位付加部３１によりＬＳチャンネルが定位される左側方の仮想スピーカ２１、前記ＲＳリア側方定位付加部３２によりＲＳチャンネルが定位される右側方の仮想スピーカ２２、前記ＬＳリア後方定位付加部４０によりＬＳチャンネルが定位される左後方の仮想スピーカ２５及び前記ＲＳリア後方定位付加部４０によりＲＳチャンネルが定位される右後方の仮想スピーカ２６の位置関係、及び、各スピーカから受聴者１００の両耳までの伝達関数を示す図である。図３は、ＬＳリア側方定位付加部３１、ＲＳリア側方定位付加部３２及びクロストーク・キャンセル処理部３３の内部構成を示す図である。図４は、ＬＳリア後方定位付加部４０及びＲＳリア後方定位付加部４１の内部構成を示す図である。
【００１９】
図２に示すように、この実施の形態では、フロントの２個のスピーカ（ＦＬ，ＦＲ）は、基準となるスピーカの配置法であるＩＴＵ−Ｒ勧告のBS.775-1規格に従って配置されており、受聴者１００は、２つのスピーカの見開き角度が６０°となる位置で視聴する。また、仮想スピーカ２１は、受聴者１００の側方左側、すなわち、受聴者１００の正面方向を示す直線１０３に対して−９０°（時計回りを＋、反時計回りを−とする。）の方向に配置されており、仮想スピーカ２２は受聴者１００の側方右側、すなわち、直線１０３に対して９０°の方向に配置されている。さらに、仮想スピーカ２５と２６は、それぞれ、前記ＦＬスピーカ１９及びＦＲスピーカ２０と受聴者１００の両耳を通る線１０４に関して線対称となる位置に配置されており、仮想スピーカ２５は受聴者１００の正面方向の直線１０３に対して−１５０°、仮想スピーカ２６は＋１５０°の方向に配置されている。
【００２０】
ここで、ＦＬスピーカ１９から受聴者１００の左耳１０１までの伝達関数をＨLD(ω)、受聴者１００の右耳１０２までの伝達関数をＨLC(ω)、ＦＲスピーカ２０から受聴者１００の左耳１０１までの伝達関数をＨRC(ω)、受聴者１００の右耳までの伝達関数をＨRD(ω)とする。
また、受聴者１００の左側方に設定されるＬＳチャンネルの仮想スピーカ２１から受聴者１００の左耳１０１までの伝達関数をＨSLD(ω)、右耳１０２までの伝達関数をＨSLC(ω)、受聴者１００の右側方に設定されるＲＳチャンネルの仮想スピーカ２２から受聴者１００の左耳１０１までの伝達関数をＨSRC(ω)、右耳１０２までのデンタル関数をＨSRD(ω)とする。
さらに、受聴者１００の左後方に設定されるＬＳチャンネルの仮想スピーカ２５から受聴者１００の左耳１０１までの伝達関数をＨRLD(ω)、右耳１０２までの伝達関数をＨRLC(ω)、受聴者１００の右後方に設定されるＲＳチャンネルの仮想スピーカ２６から受聴者１００の左耳１０１までの伝達関数をＨRRC(ω)、右耳１０２までの伝達関数をＨRRD(ω)とする。
【００２１】
前記仮想スピーカ２１でサラウンドレフト（ＬＳ）チャンネルの音が再生され、前記仮想スピーカ２２でサラウンドライト（ＲＳ）チャンネルの音が再生されたときに、受聴者１００の左耳１０１に生じる音Ｌと右耳１０２に生じる音Ｒは、次の式（１）で表される。
【数１】
2008154082.tif 000003
【００２２】
前記ＬＳリア側方定位付加部３１と前記ＲＳリア側方定位付加部３２は、上記式（１）の処理を行うものであり、図３に示すように、ＦＩＲフィルタ５１〜５４と加算器５５及び５６を有している。
各ＦＩＲフィルタ５１〜５４は、それぞれの伝搬経路のインパルス応答を係数とするＦＩＲフィルタであって、ＦＩＲフィルタ５１はＬＳチャンネルの信号と前記仮想スピーカ２１から受聴者１００の左耳１０１までの伝達関数ＨSLD(ω)のインパルス応答との畳み込み演算を行い、ＦＩＲフィルタ５２はＬＳチャンネルの信号と仮想スピーカ２１から受聴者１００の右耳１０２までの伝達関数ＨSLC(ω)のインパルス応答との畳み込み演算を行い、ＦＩＲフィルタ５３はＲＳチャンネルの信号と仮想スピーカ２２から受聴者１００の左耳１０１までの伝達関数ＨSRC(ω)のインパルス応答の畳み込み演算を行い、ＦＩＲフィルタ５４はＲＳチャンネルの信号と仮想スピーカ２２から受聴者の右耳１０２までの伝達関数ＨSRD(ω)のインパルス応答との畳み込み演算を行う。そして、加算器５５により前記ＦＩＲフィルタ５１と５３の出力を加算して、仮想スピーカ２１及び２２から受聴者１００の左耳１０１に到達する音（Ｌ）を得、加算器５６により前記ＦＩＲフィルタ５２と５４の出力を加算して、受聴者１００の右耳１０２に仮想スピーカ２１及び２２から到達する音（Ｒ）を得る。
このように、前記ＬＳリア側方定位付加部３１において、ＬＳチャンネルの信号を受聴者１００の左側方の仮想スピーカ２１の位置に定位させるための信号処理が行われ、ＲＳリア側方定位付加部３２において、ＲＳチャンネルの信号を受聴者１００の右側方の仮想スピーカ２２の位置に定位させるための信号処理が行われる。
【００２３】
前記加算器５５及び５６の出力Ｌ及びＲは、クロストーク・キャンセル処理部３３に入力される。
図３に示すように、クロストーク・キャンセル処理部３３は、Ｌｃｈダイレクト補正部３４、Ｌｃｈクロストーク補正部３５、Ｒｃｈクロストーク補正部３６、Ｒｃｈダイレクト補正部３７、Ｌｃｈダイレクト補正部３４の出力とＲｃｈクロストーク補正部３６の出力を加算する加算器３８及びＬｃｈクロストーク補正部３５とＲｃｈダイレクト補正部３７の出力を加算する加算器３９を有している。ここで、Ｌｃｈダイレクト補正部３４とＲｃｈダイレクト補正部３７はＦＩＲフィルタにより構成されており、Ｌｃｈクロストーク補正部３５はＦＩＲフィルタ５７とその出力の位相を反転する符号反転器５８により構成されており、Ｒｃｈクロストーク補正部３６はＦＩＲフィルタ５９とその出力の位相を反転する符号反転器６０により構成されている。
前記Ｌｃｈダイレクト補正部３４、Ｌｃｈクロストーク補正部３５、Ｒｃｈクロストーク補正部３６、Ｒｃｈダイレクト補正部３７及びＬｃｈダイレクト補正部３４の伝達関数を、それぞれ、Ｇ11(ω)、Ｇ12(ω)、Ｇ21(ω)及びＧ22(ω)とすると、前記加算器３８の出力ＳL1と前記加算器３９の出力ＳR1は、次の式（２）で表される。
【数２】
2008154082.tif 000004
【００２４】
前記クロストーク・キャンセル処理部３３からの左出力信号ＳL1及び右出力信号ＳR1を、それぞれ、前記ＦＬスピーカ１９及びＦＲスピーカ２０から再生したとき、受聴者１００の左耳１０１に到達する音ＰLと右耳１０２に到達する音ＰRは、前記ＦＬスピーカ１９及びＦＲスピーカ２０から前記次の式（３）で表される。
【数３】
2008154082.tif 000005
【００２５】
ここで、受聴者１００の左耳１０１に到達する音ＰLが、ＳＬチャンネルの信号が仮想スピーカ２１から再生され、ＳＲチャンネルの信号が仮想スピーカ２２から再生されたときに受聴者の左耳１０１に生じる音Ｌと等しく（ＰL＝Ｌ）、受聴者１００の右耳１０２に到達する音ＰRが、ＳＬチャンネルの信号が仮想スピーカ２１から再生され、ＳＲチャンネルの信号が仮想スピーカ２２から再生されたときに受聴者の右耳１０２に生じる音Ｒと等しい（ＰR＝Ｒ）ときには、ＳＬチャンネルとＳＲチャンネルの音が前記仮想スピーカ２１と２２に定位される。そのためには、前記クロストーク・キャンセル処理部３３内の各補正部３４〜３７の伝達関数Ｇ11〜Ｇ22からなる行列が、前記各スピーカから受聴者の両耳までの伝達関数ＨLD、ＨLC、ＨRC、ＨRDからなる行列の逆行列であればよい。
【数４】
2008154082.tif 000006
【００２６】
すなわち、Ｌｃｈダイレクト補正部３４はＨRD／Ｈ00、Ｌｃｈクロストーク補正部３５は−ＨLC／Ｈ00、Ｒｃｈクロストーク補正部３６は−ＨRC／Ｈ00、Ｒｃｈダイレクト補正部３７はＨLD／Ｈ00の伝達関数を有するものであればよい。ここで、Ｈ00＝ＨLD・ＨRD−ＨLC・ＨRCである。ＦＩＲフィルタであるＬｃｈダイレクト補正部３４、Ｌｃｈクロストーク補正部３５のＦＩＲフィルタ５７，Ｒｃｈクロストーク補正部３６のＦＩＲフィルタ５９及びＦＩＲフィルタであるＲｃｈダイレクト補正部３７は、それぞれに対応する上記伝達関数を逆フーリエ変換して得られたインパルス応答が係数として設定され、それぞれの入力信号に対する畳み込み演算を実行する。
そして、前記Ｌｃｈダイレクト補正部３４の出力と、前記ＦＩＲフィルタ５９の出力が符号反転器６０により逆相とされたＲｃｈクロストーク補正部３６の出力とが加算器３８で加算されて左出力信号ＳL1とされ、前記ＦＩＲフィルタ５７の出力が符号反転器５８により逆相とされたＬｃｈクロストーク補正部３５の出力と前記Ｒｃｈダイレクト補正部３７の出力とが加算器３９で加算されて右出力信号ＳR1とされる。
このクロストーク・キャンセル処理部３３により、ＬＳチャンネルの信号が受聴者１００の左側方の仮想スピーカ２１の位置に正確に定位され、ＲＳチャンネルの信号が受聴者１００の右側方の仮想スピーカ２２の位置に正確に定位される。
【００２７】
また、前記ＬＳチャンネルの信号は前記ＬＳリア後方定位付加部４０にも入力されており、前記ＲＳチャンネルの信号は前記ＲＳリア後方定位付加部４１にも入力されている。  図４に示すように、ＬＳリア後方定位付加部４０はＦＩＲフィルタ６１及び６２で構成されており、ＲＳリア後方定位付加部４１はＦＩＲフィルタ６４及び６５で構成されている。このように、リア後方定位付加処理では、前記図３に示したＬＳリア側方定位の場合とは異なり、簡略な構成のＬＳリア後方定位付加部４０及びＲＳリア後方定位付加部４１が用いられている。
【００２８】
前記図２に関して説明したように、仮想スピーカ２５はＦＬスピーカ１９と受聴者１００の両耳を通る直線１０４に関して線対称の位置に設定されており、仮想スピーカ２６はＦＲスピーカ２０と直線１０４に関して線対称の位置に設定されている。ダミーヘッドは左右対称としてよいため、仮想スピーカ２５から受聴者１００の左耳１０１までの距離、ＦＬスピーカ１９から左耳１０１までの距離、仮想スピーカ２６から受聴者１００の右耳１０２までの距離及びＦＲスピーカ２０から右耳１０２までの距離は全て等しいものとすることができる。
したがって、ＦＬスピーカ１９から再生された音が左耳１０１に到達するまでの遅延時間と仮想スピーカ２５から再生された音が左耳１０１に到達するまでの遅延時間は等しく、その減衰量はほぼ等しいものとすることができる。したがって、ＦＬスピーカ１９から左耳１０１までの伝達関数ＨLD(ω)と仮想スピーカ２５から左耳１０１までの伝達関数ＨRLD(ω)はゲインの周波数特性にのみ差があるものとしてよい。
同様に、ＦＬスピーカ１９から受聴者１００の右耳１０２までの伝達関数ＨLC(ω)と仮想スピーカ２５から右耳１０２までの伝達関数ＨRLC(ω)、ＦＲスピーカ２０から左耳１０１までの伝達関数ＨRC(ω)と仮想スピーカ２６から左耳１０１までの伝達関数ＨRRC(ω)、ＦＲスピーカ２０から右耳１０２までの伝達関数ＨRD(ω)と仮想スピーカ２６から右耳１０２までの伝達関数ＨRRD(ω)は、いずれも、ゲインの周波数特性にのみ差があるとしてよい。
【００２９】
前記ＬＳリア後方定位付加部４０のＦＩＲフィルタ６１は、ＬＳチャンネルの信号を入力し、ＦＬスピーカ１９から出力される信号を出力するフィルタである。そこで、このフィルタ６１は、前記仮想スピーカ２５からＬＳチャンネルの信号が再生されたときに受聴者１００の左耳１０１に到達する音をＦＬスピーカ１９から再生することによる影響を取り除くために、仮想スピーカ２５から左耳１０１までの伝達関数ＨRLD(ω)をＦＬスピーカ１９から左耳１０１までの伝達関数ＨLD(ω)で除算した伝達関数を有するものとされている。このとき、ゲインの周波数特性のみを考慮すればよいので、受聴者から−１５０°の位置の頭部伝達関数であるＨRLD(ω)のゲインの周波数特性を受聴者から−３０°の位置の頭部伝達関数であるＨLD(ω)のゲインの周波数特性で除算して求めた伝達関数とすればよい。具体的には、各周波数ごとにＨRLD(ω)のゲインをＨLD(ω)のゲインで除算（ｄＢ値表示のときは減算）して得られたゲインの周波数特性（ＨRLD(ω)／ＨLD(ω)）を逆フーリエ変換して得られたインパルス応答をＦＩＲフィルタ６１の係数として設定し、ＬＳチャンネルの信号を畳み込み演算する。
【００３０】
また、前記ＬＳリア後方定位付加部４０のＦＩＲフィルタ６２は、ＬＳチャンネルの信号を入力し、ＦＲスピーカ２０から出力される信号を出力するものである。そこで、このフィルタ６２は、仮想スピーカ２５からＬＳチャンネルの信号が再生されたときに受聴者１００の右耳１０２に到達する音をＦＲスピーカ２０から再生することによる影響を除去するために、仮想スピーカ２５から右耳１０２までの伝達関数ＨRLC(ω)をＦＲスピーカ２０から右耳１０２までの伝達関数ＨRD(ω)で除算した伝達関数（ＨRLC(ω)／ＨRD(ω)）を有するものとされている。すなわち、上と同様に、各周波数ごとにＨRLC(ω)のゲインをＨRD(ω)のゲインで除算することにより得られたゲインの周波数特性（ＨRLC(ω)／ＨLC(ω)）に対応するインパルス応答をＦＩＲフィルタ６２の係数として設定し、ＬＳチャンネルの信号を畳み込み演算する。
【００３１】
同様に、ＲＳリア後方定位付加部４１のＦＩＲフィルタ６３は、ＲＳチャンネルの信号を入力し、ＦＬスピーカ１９から出力される信号を出力するものであり、仮想スピーカ２６からＲＳチャンネルの信号が再生されたときに受聴者１００の左耳１０１に到達する音をＦＬスピーカ１９から再生することによる影響を除去するために、仮想スピーカ２６から受聴者１００の左耳１０１までの伝達関数ＨRRC(ω)をＦＬスピーカ１９から左耳１０１までの伝達関数ＨLD(ω)で除算した伝達関数（ＨRRC(ω)／ＨLD(ω)）を有するものである。すなわち、各周波数ごとにＨRRC(ω)のゲインをＨLD(ω)のゲインで除算して得られた伝達関数に対応するインパルス応答をＦＩＲフィルタ６３の係数として設定し、ＲＳチャンネルの信号を畳み込み演算する。
また、ＲＳリア後方定位付加部４１のＦＩＲフィルタ６４は、ＲＳチャンネルの信号を入力し、ＦＲスピーカ２０から出力される信号を出力するものであり、仮想スピーカ２６からＲＳチャンネルの信号が再生されたときに受聴者１００の右耳１０２に到達する音をＦＲスピーカ２０から再生することによる影響を除去するために、仮想スピーカ２６から受聴者１００の右耳１０２までの伝達関数ＨRRD(ω)をＦＲスピーカ２０から右耳１０２までの伝達関数ＨRD(ω)で除算した伝達関数を有するものである。すなわち、各周波数ごとにＨRRD(ω)のゲインをＨRD(ω)のゲインで除算して得られた伝達関数に対応するインパルス応答をＦＩＲフィルタ６４の係数として設定し、ＲＳチャンネルの信号を畳み込み演算する。
【００３２】
このような簡略な方法の場合には、前記ＬＳリア側方定位付加部３１、ＲＳリア側方定位付加部３２及びクロストーク・キャンセル部３３を用いる場合と比較して、複数の位置に定位されるという問題はあるが、音の拡がり感は得ることができる。
また、伝達関数のゲインの周波数特性のみを用いて定位付加処理を行っているため、従来の後方定位付加処理の場合と比較して、頭部伝達関数の計測に用いられたダミーヘッドに対する受聴者の個人差に起因する誤差が少なくなるという効果もある。
【００３３】
前記ＦＩＲフィルタ６１から出力される信号と前記ＦＩＲフィルタ６３から出力される信号は加算器４２で加算され、レベル制御部４４で振幅を制御されて、リア後方定位付加部から出力される左出力信号ＳL2とされる。また、前記ＦＩＲフィルタ６２の出力信号と前記ＦＩＲフィルタ６４の出力信号は加算器４３で加算され、レベル制御部４５で振幅を制御されて、リア後方定位付加部から出力される右出力信号ＳR2とされる。
前述のように、左出力信号ＳL2は、加算器４６において前記クロストーク・キャンセル処理部３３からの左出力信号ＳL1と加算され、さらに、加算器４８においてＬチャンネル及びＣチャンネルの信号と加算されてＦＬスピーカ１９から再生される信号とされる。
同様に、右出力信号ＳR2は、加算器４７において、前記クロストーク・キャンセル処理部３３の加算器３９から出力されるリア側方定位付加部からの右出力信号ＳR1と加算され、さらに、加算器４９においてＲチャンネルの信号及びＣチャンネルの信号と加算されて、ＦＲスピーカ２０から再生される信号とされる。
【００３４】
図５は、上述した本発明の音場再生装置において再生されるバーチャル・サラウンドチャンネルの定位について示す図である。
ＬＳチャンネルの信号は、受聴者１００の左側方に設定された仮想スピーカ２１と後方定位付加処理において受聴者の左後方に設定された仮想スピーカ２５の両者から再生されることとなるため、図中２７で示す領域に定位される。また、ＲＳチャンネルの信号は、受聴者１００の右側方に設定された仮想スピーカ２２と後方定位付加処理において受聴者の右後方に設定された仮想スピーカ２６の両方から再生されることとなるため、図中２８で示す領域に定位される。
このように、リアのバーチャルチャンネルの定位処理を受聴者の側方と後方に分離して行うことにより、受聴者の後方に確実に定位させることができる。
【００３５】
このような本発明の音場再生装置は、ＡＶレシーバ、ＡＶアンプ、アンプ、テレビなど２本のスピーカが左右に存在しているものにおいて、スピーカをバーチャル再生するシステム全てに適用することができる。
なお、上記においては、５．１チャンネルの再生の場合を例にとって説明したが、これに限られることはなく、７．１チャンネルなど他のマルチチャンネル再生にも同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の音場再生装置の一実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図２】受聴者、ＦＬスピーカ１９、ＦＲスピーカ２０、仮想スピーカ２１、２２，２５及び２６の位置関係とそれらの間の伝達関数について説明するための図である。
【図３】ＬＳリア側方定位付加部３１、ＲＳリア側方定位付加部３２及びクロストーク・キャンセル処理部３３の構成を示す図である。
【図４】ＬＳリア後方定位付加部４０及びＲＳリア後方定位付加部４１の構成を示す図である。
【図５】本発明の音場再生装置により再生されるバーチャル・サラウンドチャンネルが定位される位置について説明するための図である。
【図６】従来の音場再生装置の構成を示すブロック図である。
【図７】従来の音場再生装置により再生されるバーチャル・サラウンドチャンネルが定位される位置について説明するための図である。
【符号の説明】
【００３７】
１１：デコーダ部、１２：ポストプロセッシング部、１３：コントローラ、１４：メモリ、１５：ユーザーインターフェース部、１６：Ｄ／Ａ変換器、１７：電子ボリューム、１８：パワーアンプ、１９：Ｌチャンネルスピーカ（ＦＬ）、２０：Ｒチャンネルスピーカ（ＦＲ）、２１，２２，２５，２６：仮想スピーカ、３１：ＬＳリア側方定位付加部、３２：ＲＳリア側方定位付加部、３３：クロストーク・キャンセル処理部、３４：Ｌｃｈダイレクト補正部、３５：Ｌｃｈクロストーク補正部、３６：Ｒｃｈクロストーク補正部、３７：Ｒｃｈダイレクト補正部、３８，３９，４２，４３，４６，４７，４８，４９：加算器、４０：ＬＳリア後方定位付加部、４１：ＲＳリア後方定位付加部、５１，５２，５３，５４，５７，５９６１，６２，６３，６４：ＦＩＲフィルタ、５８，６０：符号反転器、１００：受聴者、１０１：受聴者の左耳、１０２：受聴者の右耳、１０３：受聴者の正面方向を示す直線、１０４：受聴者の両耳を通る直線
【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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