(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
左チャンネルおよび右チャンネルの入力信号の各々に対してクロストークをキャンセルする処理を施すクロストークキャンセル処理部と、
前記入力信号の各々に基づいて、クロストークキャンセル量を制御するための制御係数を求める制御係数演算部と、を備え、
前記クロストークキャンセル処理部は、
ＦＩＲフィルタと、このＦＩＲフィルタの出力を入力する乗算部と、この乗算部による乗算結果を入力する加算器とで成る組を、左チャンネル用および右チャンネル用に２組有し、
各々のチャンネル用の前記乗算部は、
前記制御係数演算部によって求めた前記制御係数と、対応する前記ＦＩＲフィルタの出力とを乗算した乗算結果を出力し、
一方チャンネル用の前記加算器が、他方チャンネルの前記入力信号と、前記一方チャンネルに対応する前記乗算結果とを加算する構成で、
前記制御係数演算部は、
前記左チャンネルおよび右チャンネルの入力信号の各々をＬ、Ｒとし「ＣＣ＝Ｌ×Ｒ／（Ｌ2＋Ｒ2）」なる演算を行う瞬時相互相関演算部と、
この演算値ＣＣのエンベロープを求めいくエンベロープ検出部と、
この求めたエンベロープに基づいて前記制御係数を求める係数変換部と、を含んで成ることを特徴とする音響装置。
【請求項２】
請求項１に記載の音響装置において、
前記クロストークキャンセル処理部は、
前記入力信号の各々を対応するハイパスフィルタで濾波した濾波信号に対しクロストークをキャンセルする処理を施す構成であり、
前記処理が施されて前記クロストークキャンセル処理部から出力された一方チャンネル側信号をローシェルビングフィルタで濾波した信号と、他方チャンネル側の入力信号とをローパスフィルタで濾波した信号とを加算する別の加算器を備えたことを特徴とする音響装置。
【請求項３】
請求項２に記載の音響装置において、
前記制御係数演算部は、
前記入力信号の各々に替えて、前記濾波信号を使用し、
この前記濾波信号に基づいて前記制御係数を求める音響装置。
【請求項４】
請求項１、２および３の内のいずれか一項に記載の音響装置において、
前記係数変換部は、
前記エンベロープ検出部が求めたエンベロープ値ＣＥに対する一次式で前記制御係数を求めることを特徴とする音響装置。
【請求項５】
請求項１、２、３および４の内のいずれか一項に記載の音響装置において、
前記制御係数演算部の入力直前の信号をｎ分の１に間引くと共に、前記制御係数演算部の出力直後の信号をｎ倍（ｎは２以上の整数）とすることを特徴とする音響装置。
【請求項６】
請求項１、２、３、４および５の内のいずれか一項に記載の音響装置において、
前記一方チャンネルおよび他方チャンネルの入力信号は、
ギターの楽音信号、ボーカル音を含むことを特徴とする音響装置。
【請求項７】
ＦＩＲフィルタと、このＦＩＲフィルタの出力を入力する乗算部と、この乗算部による乗算結果を入力する加算器とで成る組を、左チャンネル用および右チャンネル用に２組有する音響装置に、
左チャンネルおよび右チャンネルの入力信号の各々に対してクロストークのキャンセル処理を行うクロストークキャンセル機能と、
前記左チャンネルおよび前記右チャンネルの前記入力信号に基づいてクロストークキャンセル量を制御するための制御係数を求める制御係数演算機能と、
前記左チャンネル用および前記右チャンネル用の各々の前記乗算部が、前記制御係数演算機能によって求めた前記制御係数と、対応する前記ＦＩＲフィルタの出力とを乗算し乗算結果を出力する乗算機能と、
一方チャンネル用の前記加算器が、他方チャンネルに対する前記入力信号と、前記一方チャンネルに対応する前記乗算結果とを加算する加算機能と、を実現するためのプログラムであり、
前記制御係数演算機能は、
前記左チャンネルおよび右チャンネルの入力信号の各々をＬ、Ｒとし「ＣＣ＝Ｌ×Ｒ／（Ｌ2＋Ｒ2）」なる演算を行う瞬時相互相関演算機能と、
この演算値ＣＣのエンベロープを求めいくエンベロープ検出機能と、
この求めたエンベロープに基づいて前記制御係数を求める係数変換機能と、を含む、ことを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステレオ音の拡張機能を備えた装置に係わり、特にクロストークのキャンセル量を制御可能にしながらこの拡張機能を維持する音響装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７に示すように、左チャンネル信号および右チャンネル信号で成るステレオ信号を左スピーカ３００と右スピーカ３１０とから出力する場合、左右２つのスピーカ３００、３１０が近接していると、広いステレオ感を得ることができないが、クロストークキャンセル処理を適用することで、両スピーカ３００、３１０から出力されるステレオ音の音像を広げることができる。左スピーカ３００の出力音は、聴取者Ｍの左耳Ｚ１と右耳Ｚ２に届くと共に、右スピーカ３１０からの出力音も聴取者Ｍの左耳Ｚ１と右耳Ｚ２に届くので、図に示すように、両スピーカ３００、３１０からの出力音が、聴取者Ｍの両耳Ｚ１、Ｚ２に到達する４つのパス「Ｇ１１、Ｇ１２、Ｇ２１、Ｇ２２」ができることになる。ここで、「クロストーク」とは、左スピーカ３００、右スピーカ３１０からの出力音が聴取者Ｍの遠い側の耳まで到達するパス（Ｇ１２、Ｇ２１）のことである。
【０００３】
このクロストークのキャンセルを行うクロストークキャンセル処理を行うことによって、左スピーカ３００の出力音が右耳Ｚ２へ到達する音が抑圧されるため、左耳Ｚ１と右耳Ｚ２との間の音量差が未処理時より大きくなって、音像はより左方向から聞こえる。その結果、あたかも仮想左スピーカ３０５から音が出力されているように感じる。同様に、クロストークキャンセル処理を行うことによって、右スピーカ３１０からの音は仮想右スピーカ３１５から出力されているように感じられる。
【０００４】
特許文献１、２には、クロストークキャンセル処理を利用して音像調整を行う装置について開示している。特許文献１に記載の回路は、音像の定位を広い範囲で実現するクロストークキャンセル回路であって、ステレオの一方のチャンネルの楽音を遅延し減衰させて位相を反転し、他方のチャンネルから出力する回路であって、ステレオ入力される楽音信号の定位に応じて、少なくとも上記減衰量を制御する制御回路を備えたものである（例えば、特許文献１参照。）。つまり、このクロストークキャンセル回路では、楽音の定位の位置によって、キャンセル量を増減して明確な定位感を保っていた。
【０００５】
また、特許文献２に記載の装置によれば、音場効果付与手段が、３次元音場効果を入力音響信号に付与することによって、左右２チャンネルの音響信号を各々発生し、更に、クロストークキャンセル手段が、各チャンネルの音響信号を聴取者の正面に位置する２個のスピーカから各々発した場合に各々がクロストークを生じることなく聴取者の左右の耳に到達するように各音響信号に演算処理を施すことにより、２個のスピーカのみにより３次元音響空間相応の音場効果を得るものであった（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
図８（ａ）にクロストークキャンセル処理部の構成例を示す。このクロストークキャンセル処理部４００によれば、左チャンネル（Ｌｃｈ）の入力信号が、ＦＩＲ（Finite Impulse Response：有限インパルス応答：以下「ＦＩＲ」のは同様の意味）フィルタ１００、ＦＩＲフィルタ１１０の各々で濾波され、同様に、右チャンネル（Ｒｃｈ）の入力信号が、ＦＩＲフィルタ１２０、ＦＩＲフィルタ１３０の各々で濾波される。そして、ＦＩＲフィルタ１００の出力信号とＦＩＲフィルタ１２０の出力信号とが加算器２００で加算されて、この加算信号が右スピーカ３１０から出力される一方で、ＦＩＲフィルタ１１０の出力信号とＦＩＲフィルタ１３０の出力信号とが加算器２１０で加算されて、この加算信号が左スピーカ３００から出力される。これにより、パスＧ２１とパスＧ１２とがキャンセルされる。なお、ＦＩＲフィルタ１００、ＦＩＲフィルタ１１０、ＦＩＲフィルタ１２０およびＦＩＲフィルタ１３０の各々の伝達関数をＨ１１、Ｈ１２、Ｈ２１、Ｈ２２としている。
【０００７】
図８（ａ）のクロストークキャンセル処理部４００におけるフィルタ数を半減させて演算量を削減した簡略型のクロストークキャンセル処理部４１０の構成例を図８（ｂ）に示す。加算器２０２は、左チャンネル（Ｌｃｈ）の入力信号と、右チャンネル（Ｒｃｈ）の入力信号をＦＩＲフィルタ１２０で濾波した信号とを加算し、この加算信号は右スピーカ３１０から出力される。同様に、加算器２１２は、右チャンネル（Ｒｃｈ）の入力信号と、左チャンネル（Ｌｃｈ）の入力信号をＦＩＲフィルタ１１０で濾波した信号とを加算し、この加算信号は左スピーカ３００から出力される。
【０００８】
この簡易型のクロストークキャンセル処理部４１０であっても、クロストーク成分（Ｇ１２、Ｇ２１）を抑圧することはできる。図８（ａ）における各フィルタの伝達関数を例えばＨ１１で除すると、各ＦＩＲフィルタ１００、１１０、１２０、１３０の伝達関数は「１，（Ｈ１２／Ｈ１１），（Ｈ２１／Ｈ１１），１（∵対称性よりＨ１１＝Ｈ１２）」となり、図８（ｂ）に示す簡易型の構成であってもクロストークキャンセル機能を有することは容易に想像できる。但し、図８（ａ）に示すクロストークキャンセル処理部４００にあっては、数式上、クロストークを消去できることが保証されているが、図８（ｂ）のクロストークキャンセル処理部４１０にあっては、クロストークを完全消去し得ることは保証されな。しかしながら、例えば次に示す応用例ではこのことは何ら問題とはならない。
【０００９】
さて、図９に、図８（ｂ）に示すクロストークキャンセル処理部４１０を適用した従来のステレオ拡張機能を備えた装置の構成を示す。この従来装置においては、ＦＩＲフィルタ３０、ＦＩＲフィルタ３２、加算器５０および加算器５２が、図８（ｂ）に示したクロストークキャンセル部４１０を構成している。左チャンネル側（Ｌｃｈ）の入力信号Ｌ０がハイパスフィルタ１０で濾波されこの濾波後の信号Ｌ１がＦＩＲフィルタ３０に入力されると共に、右チャンネル側（Ｒｃｈ）の入力信号Ｒ０がハイパスフィルタ１２で濾波されこの濾波後の信号Ｒ１がＦＩＲフィルタ３２に入力される。加算器５０は、信号Ｌ１と、信号Ｒ１のＦＩＲフィルタ３２での濾波後の信号Ｒ２とを加算し、この加算結果を信号Ｌ３として出力し、同様に、加算器５２は、信号Ｒ１と、信号Ｌ１のＦＩＲフィルタ３０での濾波後の信号Ｌ２とを加算し、この加算結果を信号Ｒ３として出力する。
【００１０】
つまり、低音域は音波の波長が長くなりクロストークキャンセルの効果が発揮されにくくなるため、ステレオ入力信号をローパスフィルタ２０、２２とハイパスフィルタ１０、１２とで２帯域に分割し、高音域側に対して簡易型のクロストークキャンセル処理を施す。そして、加算器５４は、信号Ｌ０のローパスフィルタ２０での濾波後の信号Ｌ５と、信号Ｌ３のローシェルビングフィルタ４０での濾波後の信号Ｌ４とを加算して、この加算結果を信号Ｌ６として出力する一方、加算器５６は、信号Ｒ０のローパスフィルタ２２での濾波後の信号Ｒ５と、信号Ｒ３のローシェルビングフィルタ４２での濾波後の信号Ｒ４とを加算して、この加算結果を信号Ｒ６として出力する。
【００１１】
かくして、左チャンネルおよび右チャンネルの各々の入力信号として信号Ｌ０、信号Ｒ０を入力し、信号Ｌ６、信号Ｒ６が各々装置の左チャンネルの出力信号（Ｌｃｈ出力）、右チャンネルの出力信号（Ｒｃｈ出力）となっていた。つまり、左・右のスピーカが近接している場合、簡易型のクロストークキャンセル処理を施した結果、低音域が減衰する傾向にあるため、ローシェルビングフィルタで所定周波数以下の信号を増幅し、分離した低音域信号を加算し出力していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平５−４１９００号公報（第２−３頁、第１図）
【特許文献２】特開平１０−７０７９８号公報（第３−４頁、第４図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上述したステレオ拡張機能における主要な処理は、クロストークキャンセル処理であるが、このクロストークキャンセル処理によって、入力されるステレオ信号にモノラル成分が多い信号の場合、中低音域の音量が未処理に比べ（即ちクロストークキャンセル処理を施さない場合と比べ）、抑圧されていた。その結果、センターに定位する音が左右に定位する音に比べ小さくなる場合がある。つまり、センターに定位するボーカル等がやせて聞こえる「中抜け」が発生する場合があった。
【００１４】
本発明は、かかる従来の課題を解決するためになされたもので、クロストークキャンセル量を調整制御し「中抜け」を防ぎ、音色の劣化も防止可能な音響装置およびプログラム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】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明は、左チャンネルおよび右チャンネルの入力信号の各々に対してクロストークをキャンセルする処理を施すクロストークキャンセル処理部と、
前記入力信号の各々に基づいて、クロストークキャンセル量を制御するための制御係数を求める制御係数演算部と、を備え、
前記クロストークキャンセル処理部は、
ＦＩＲフィルタと、このＦＩＲフィルタの出力を入力する乗算部と、この乗算部による乗算結果を入力する加算器とで成る組を、左チャンネル用および右チャンネル用に２組有し、
各々のチャンネル用の前記乗算部は、
前記制御係数演算部によって求めた前記制御係数と、対応する前記ＦＩＲフィルタの出力とを乗算した乗算結果を出力し、
一方チャンネル用の前記加算器が、他方チャンネルの前記入力信号と、前記一方チャンネルに対応する前記乗算結果とを加算する構成で、
前記制御係数演算部は、
前記左チャンネルおよび右チャンネルの入力信号の各々をＬ、Ｒとし「ＣＣ＝Ｌ×Ｒ／（Ｌ2＋Ｒ2）」なる演算を行う瞬時相互相関演算部と、
この演算値ＣＣのエンベロープを求めいくエンベロープ検出部と、
この求めたエンベロープに基づいて前記制御係数を求める係数変換部と、を含んで成ることを特徴とする構成である。
【００１６】
この発明において、「一方チャンネル」は左チャンネル（または右チャンネル）であり、「他方チャンネル」は、右チャンネル（または左チャンネル）である。つまり、「一方チャンネル」は、左チャンネルの場合と右チャンネルの場合とであり、各々の場合に対して、「他方チャンネル」は、右チャンネル、左チャンネルとなる。
【００１７】
この構成によれば、クロストークキャンセル処理部は、左チャンネルおよび右チャンネルの入力信号の各々に対してクロストークキャンセル処理を施す。また、制御係数演算部は、左チャンネルおよび右チャンネルの入力信号に基づいてクロストークキャンセル量を制御するための制御係数を求める。両チャンネルの各々のセットに対する乗算部は、この制御係数と、対応するチャンネル用のＦＩＲフィルタの出力とを乗算し、この乗算結果を、対応するチャンネル用の加算器に入力する。加算器は、一方チャンネル側の入力信号と、他方チャンネル用の対応する乗算部の乗算結果とを加算する。この結果、制御係数ｋによってクロストークキャンセル量を制御することができる。
【００１８】
したがって、例えば、モノラル音の場合には制御係数ｋを小さくてクロストークキャンセル量を少量にする一方、ステレオ音の場合には、制御係数ｋを大きくてクロストークキャンセル量を多量にすれば、ステレオ音の拡張機能を維持しつつ、モノラル音に対する中低音域の音量の抑圧も阻止でき、この結果「中抜け」を防止することが可能になり、音色の劣化も防止可能となる。なお、本明細書では「モノラル音」とは「左右チャンネルの信号が同じである音」、「ステレオ音」は「左右チャンネルの信号の相関が低い、すなわち音が左右に広がっている音」を言う。
【００１９】
また、上記の音響装置のより具体的な形態は、前記クロストークキャンセル処理部を、前記入力信号の各々を対応するハイパスフィルタで濾波した濾波信号に対しクロストークをキャンセルする処理を施す構成であり、
前記処理が施されて前記クロストークキャンセル処理部から出力された一方チャンネル側信号をローシェルビングフィルタで濾波した信号と、他方チャンネル側の入力信号をローパスフィルタで濾波した信号とを加算する別の加算器を備えた構成である。
【００２０】
つまり、この構成は、入力信号の周波数帯域をハイパスフィルタとローパスフィルタとで２帯域に分割し、高音域側をクロストークキャンセル部に入力する一方、低音域側をローシェルビングフィルタの出力信号と加算するので、クロストークキャンセル効果が発揮されにくい低音域に対してはクロストークキャンセル処理を行わず、低音域に対しては装置出力の際の加算に使用する。その結果、「中抜け」や音質劣化を一層防止することが可能となる。
【００２１】
また、他の形態として、前記制御係数演算部は、前記入力信号の各々に替えて、前記濾波信号を使用し、この前記濾波信号に基づいて前記制御係数を求める構成とすることもできる。この構成によっても、ハイパスフィルタでの濾波信号を用いて制御係数を求めることによって、「中抜け」防止が可能になる。
【００２２】
更に、前記制御係数演算部を、前記左チャンネルおよび右チャンネルの入力信号の各々をＬ、Ｒとし「ＣＣ＝Ｌ×Ｒ／（Ｌ2＋Ｒ2）」なる演算を行う瞬時相互相関演算部と、この演算値ＣＣのエンベロープを求めていくエンベロープ検出部と、この求めたエンベロープに基づいて前記制御係数を求める係数変換部と、を含んで成る構成とすることもできる。この構成によれば、瞬時相互相関演算部は、左チャンネルおよび右チャンネルの入力信号の各々をＬ、Ｒとし「ＣＣ＝Ｌ×Ｒ／（Ｌ2＋Ｒ2）」なる演算を行い、エンベロープ検出部はこの演算値ＣＣのエンベロープを求めていき、係数変換部は、この求めたエンベロープに基づいて制御係数を求めるので、簡易な構成で演算量を削減可能にした制御係数演算部を実現できる。
【００２３】
両チャンネルの入力信号の相互相関関数をまともに演算した場合には演算量は相当なものとなる。そこで、本発明において、簡易型の相互相関関数として、「ＣＣ＝Ｌ×Ｒ／（Ｌ2＋Ｒ2）」なる相互相関演算を導入することで十分な効果を得ることが可能であることを確認している。ここでＣＣを「瞬時相互相関」と称しており、また、そのエンベロープ値ＣＥを「瞬時相互相関値」と称している。そして、係数変換部が、エンベロープ検出部が求めたエンベロープ値ＣＥに対する一次式で制御係数を求める構成とすれば、演算量が一層低減できる。
【００２４】
そして、この音響装置において、前記制御係数演算部の入力直前の信号をｎ分の１に間引くと共に、前記制御係数演算部の出力直後の信号をｎ倍（ｎは２以上の整数）とする構成とすれば、制御係数を求める演算の演算量を一層低減できるので好ましい。
【００２５】
また、本発明の他の態様は、ＦＩＲフィルタと、このＦＩＲフィルタの出力を入力する乗算部と、この乗算部による乗算結果を入力する加算器とで成る組を、左チャンネル用および右チャンネル用に２組有する音響装置に、
左チャンネルおよび右チャンネルの入力信号の各々に対してクロストークのキャンセル処理を行うクロストークキャンセル機能と、
前記左チャンネルおよび前記右チャンネルの前記入力信号に基づいてクロストークキャンセル量を制御するための制御係数を求める制御係数演算機能と、
前記左チャンネル用および前記右チャンネル用の各々の前記乗算部が、前記制御係数演算機能によって求めた前記制御係数と、対応する前記ＦＩＲフィルタの出力とを乗算し乗算結果を出力する乗算機能と、
一方チャンネル用の前記加算器が、他方チャンネルに対する前記入力信号と、前記一方チャンネルに対応する前記乗算結果とを加算する加算機能と、を実現するためのプログラムであり、
前記制御係数演算機能は、
前記左チャンネルおよび右チャンネルの入力信号の各々をＬ、Ｒとし「ＣＣ＝Ｌ×Ｒ／（Ｌ2＋Ｒ2）」なる演算を行う瞬時相互相関演算機能と、
この演算値ＣＣのエンベロープを求めいくエンベロープ検出機能と、
この求めたエンベロープに基づいて前記制御係数を求める係数変換機能とを含む、ことを特徴とするプログラムとしている。
【００２６】
このプログラムは、例えばＲＯＭ等の記録媒体に記録されており、ＣＰＵ、ＤＳＰ等のプロセッサが、ＲＡＭ等のワークエリアを使用しながら、記録媒体に記録されたプログラムを実行する。これにより、入力機能、加算機能、制御係数演算機能等の各種機能が実現されるので、左チャンネルおよび右チャンネルの入力信号に基づいてクロストークキャンセル量を制御するための制御係数が求めることができ、このプログラムによっても「中抜け」や音質劣化を防止できる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、センターに定位するボーカル等がやせて聞こえる「中抜け」を防止し、音色の劣化も防止可能な音響装置等を提供することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第１実施形態の音響装置１の構成図である。
【図２】制御係数演算部６０の構成を示すブロック図である。
【図３】ＣＥと制御係数ｋとの関係を示すグラフである。
【図４】第２実施形態の音響装置２の構成図である。
【図５】制御係数の調整効果の説明図である。
【図６】ＣＥ、制御係数等の時間変化を示すグラフである。
【図７】ステレオ拡張のイメージの説明図である。
【図８】クロストークキャンセル処理部４００、４１０の構成図である。
【図９】従来装置の構成図である。
【図１０】音響装置の基本構成を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
【００３０】
（基本構成・動作）
図１０は本発明の実施形態である音響装置の基本構成図である。この音響装置は、左チャンネル（Ｌｃｈ）の入力信号Ｌ０と、右チャンネル（Ｒｃｈ）の入力信号Ｒ０の２チャンネルのステレオ入力である。この音響装置は、ステレオ信号に対してクロストークのキャンセル処理を施すクロストークキャンセル部４１０を有している。クロストークキャンセル処理部４１０は、ＦＩＲフィルタ３０とこのＦＩＲフィルタ３０の出力を入力する乗算部７０とこの乗算部７０による乗算結果を入力する加算器５２とで成る左チャンネル用のセット（組）と、ＦＩＲフィルタ３２とこのＦＩＲフィルタ３２の出力を入力する乗算部７２と、この乗算部７２による乗算結果を入力する加算器５０とで成る右チャンネル用のセット（組）とを２セット有している。
【００３１】
また、加算器５０は、乗算部７２の乗算結果Ｘ１と左チャンネルの入力信号Ｌ０とを加算する一方、加算器５２は、乗算部７０の乗算結果Ｙ１と右チャンネルの入力信号Ｒ０とを加算するように構成されている。つまり、一方チャンネル用の加算器５０（または５２）が、他方チャンネルの入力信号Ｌ０（またはＲ０）と、一方チャンネルに対応する乗算結果Ｙ１（またはＸ１）とを加算する構成である。そして、制御係数演算部６３は、左右両チャンネルの入力信号Ｌ０、Ｒ０に基づいて、クロストーク量を調整制御するための制御係数ｋを求め、これを両乗算部７０、７２に対して出力する構成である。
【００３２】
制御係数を受け取った乗算部７０は、ＦＩＲフィルタ３０の出力結果にこの受け取った制御係数ｋを乗じた値Ｙ１を加算器５２に供給する構成である。同様に、乗算部７２は、受け取った制御係数ｋと、ＦＩＲフィルタ３２の出力結果とを乗じた値Ｘ１を加算器５０に供給する構成である。すなわち、各々のチャンネル用の乗算器５０（５２）は、制御係数演算部６３によって求めた制御係数と、対応するＦＩＲフィルタ３２（３０）の出力とを乗算した乗算結果を出力するようになっている。
【００３３】
次に動作を説明すると、まず、ステレオ信号が入力されると、これがクロストークキャンセル処理部４１０に入力される。左チャンネル信号Ｌ０は、ＦＩＲフィルタ３０で濾波され濾波信号Ｌ１となりこれが乗算部７０に入力される。同様に、右チャンネル信号Ｒ０は、ＦＩＲフィルタ３２で濾波され濾波信号Ｒ１となりこれが乗算部７２に入力される。一方、制御係数演算部６３は、左チャンネル信号Ｌ０と右チャンネル信号Ｒ０とに基づいて、制御係数ｋを求め、求めた制御係数ｋは、両乗算部７０、７２に供給される。すると、乗算部７０は、ＦＩＲフィルタ３０の出力信号Ｌ１と制御係数ｋとを乗じこの乗算結果Ｙ１を加算器５２に出力する。同様に、乗算部７２は、ＦＩＲフィルタ３２の出力信号Ｒ１と制御係数ｋとを乗じこの乗算結果Ｘ１を加算器５０に出力する。そして、加算器５０の加算結果が左チャンネル側の装置出力信号（Ｌｃｈ）になると共に、加算器５２の加算結果が右チャンネル側の装置出力信号（Ｒｃｈ）になる。
【００３４】
ここで、後述する様に、制御係数演算部６３は、その制御係数を変更制御するので、両チャンネル信号に対してクロストーク量のキャンセルの調整制御を制御できる。この結果、「中抜け」や音色の劣化を防止できる。詳細には後述するが、制御係数演算部６３は、両チャンネル信号に対する一般的な相関関数ではない、「瞬時相関関数」を求め、この求めた「瞬時相関関数（ＣＣ）」に対する値である「瞬時相関関数値（ＣＥ）」を検出しこの検出した値（ＣＥ）に対して係数変換を行うことによって制御係数ｋを求める。このように、瞬時相関関数値を用いることにより演算量を極力低減することも可能である。
【００３５】
以下に、この基本構成に対してより具体的な応用構成として、第１、第２実施形態の音響装置１、２の構成、動作、効果等について説明する。
【００３６】
（第１実施形態）
（構成）
図１は、本発明の第１実施形態の音響装置１の構成を示す構成図である。この音響装置１は、左チャンネル（Ｌｃｈ）の入力信号Ｌ０と、右チャンネル（Ｒｃｈ）の入力信号Ｒ０の２チャンネルのステレオ入力である。音響装置１は、入力信号Ｌ０の高帯域（高音域）を濾波通過させるハイパスフィルタ１０と、入力信号Ｒ０の高帯域（高音域）を濾波通過させるハイパスフィルタ１２と、ハイパスフィルタ１０の出力信号Ｌ１を濾波するＦＩＲフィルタ３０と、ハイパスフィルタ１２の出力信号Ｒ１を濾波するＦＩＲフィルタ３２と、ＦＩＲフィルタ３０の出力信号Ｌ２を入力する乗算部７０と、ＦＩＲフィルタ３２の出力信号Ｒ２を入力する乗算部７２と、乗算器７０の乗算結果を入力する加算器５２と、乗算器７２の乗算結果を入力する加算器５０とを備えている。
【００３７】
ＦＩＲフィルタ３０、ＦＩＲフィルタ３２、乗算器７０、乗算器７２、加算器５２および加算器５０でクロストークをキャンセルするクロストークキャンセル部４１０を構成している。つまり、クロストークキャンセル処理部４１０は、ＦＩＲフィルタ３０とこのＦＩＲフィルタ３０の出力を入力する乗算部７０とこの乗算部７０による乗算結果を入力する加算器５２とで成る左チャンネル用のセット（組）と、ＦＩＲフィルタ３２とこのＦＩＲフィルタ３２の出力を入力する乗算部７２と、この乗算部７２による乗算結果を入力する加算器５０とで成る右チャンネル用のセット（組）とを２セット有している。
【００３８】
ＦＩＲフィルタ３０は、左チャンネル信号のみが入力された場合に、図１では聴取者Ｍ（図１では不図示）のが図面左側方向に向けて正面を向き、図面上下方向に左右のスピーカが配置されていると想定した場合、左スピーカの音が左耳のみに音が到達するようにするためのフィルタである。同様に、ＦＩＲフィルタ３２は、右チャンネル信号のみが入力された場合に、聴取者Ｍの右耳のみに音が到達するようにするためのフィルタである。かくして、クロストーク処理部４１０はクロストークをキャンセル（厳密には減衰）させることができる。
【００３９】
また、制御係数演算部６０は、左チャンネル（Ｌｃｈ）の入力信号Ｌ０と、右チャンネル（Ｒｃｈ）の入力信号Ｒ０とを入力し、クロストークキャンセル量を制御するための制御係数ｋを求める。制御係数演算部６０が求めた制御係数ｋは、乗算部７０および乗算部７２の各々に入力される。乗算部７０は、ＦＩＲフィルタ３０の出力信号Ｌ２と制御係数ｋとを乗じてこの乗算結果Ｙ１を加算器５２に出力するようになっており、同様に、乗算部７２は、ＦＩＲフィルタ３２の出力信号Ｒ２と制御係数ｋとを乗じてこの乗算結果Ｘ１を加算器５０に出力するようになっている。
【００４０】
また、加算器５０の加算結果を示す信号Ｌ３を所定通過周波数帯域で濾波して信号Ｌ４とするローシェルビングフィルタ４０を備えており、同様に、加算器５２の加算結果を示す信号Ｒ３を所定通過周波数帯域で濾波して信号Ｒ４とするローシェルビングフィルタ４２を備えている。更に、左チャンネルの入力信号Ｌ０の低帯域（低音域）を濾波して信号Ｌ５とするローパスフィルタ２０と、右チャンネルの入力信号Ｒ０の低帯域（低音域）を濾波して信号Ｒ５とするローパスフィルタ２２とを備えている。
【００４１】
そして、ローシェルビングフィルタ４０の出力信号Ｌ４とローパスフィルタ２０の出力信号Ｌ５とを加算する加算器５４を有していて、この加算器５４の加算結果を示す信号Ｌ６は、音響装置１の左チャンネル（Ｌｃｈ）側の出力信号となっている。同様に、ローシェルビングフィルタ４２の出力信号Ｒ４とローパスフィルタ２２の出力信号Ｒ５とを加算する加算器５６を有していて、この加算器５６の加算結果を示す信号Ｒ６は、音響装置１の右チャンネル（Ｒｃｈ）側の出力信号となっている。
【００４２】
図２は制御係数演算部６０の構成を示すブロック図である。制御係数演算部６０は、瞬時相互相関演算部６２と、エンベロープ検出部６４と、係数変換部６６を有して構成される。一般に、２つの時間関数ｆ１（ｔ）、ｆ２（ｔ）の相互相関関数は以下の式（１）のように演算で求まることが知られている。なお、Ｎは相互相関を演算する時間間隔Ｔを分割した区間数Ｎである。
【００４３】
Ｃ（τ）＝（１／（Ｎ＋１））×Σｆ１（ｔ）・ｆ２（ｔ＋τ）（式１）（但しΣはｔ＝０からＮまでの和）
【００４４】
式１による演算においては、或る一定の区間Ｔにおける信号を用いるため、最低でもその区間内での遅延が発生する。そこで、本発明では時間短縮や演算量低減のために瞬時の相互相関係数である「Ｃ（０）」が得られれば、精度的にも十分であることを確認した。そこでこれを「瞬時相互相関」、その値を「瞬時相互相関係数」と称している。
【００４５】
瞬時相互相関演算部６２は、左チャンネルの入力信号を「Ｌ」、右チャンネルの入力信号を「Ｒ」とすると、「Ｌ×Ｒ／（Ｌ2＋Ｒ2）（式２）」なる演算を行ってこれをＣＣとして出力する。つまり、ＣＣを求める演算は、本発明で言う瞬時相互相関である。次に、エンベロープ検出部６４は、瞬時相互相関演算部６２が求めてＣＣに対するエンベロープを検出しこれをＣＥとする。ＣＥは、本発明で言う瞬時相互相関係数である。エンベロープ検出部６４は例えば簡易なローパスフィルタで実現可能である。具体的にはＣＥの値は、「−０．５〜＋０．５」となり、左右の信号が同じであるモノラル信号の場合には「＋０．５」、無相関であると「０」、逆相信号であると「−０．５」となる。
【００４６】
また、係数変換部６６は、ＣＥに対して１次変換式（定数を含む）を用いた変換を行って、制御係数「ｋ」を求める。つまり、「ｋ＝−ａ×ＣＥ＋ｚ（式３）」なる１次関数式でＣＥから制御係数「ｋ」を求めることができるので極めて簡易な構成で実現できることになる。制御係数「ｋ」の最大値は「１．０」であり、制御係数「ｋ」が大きくなるほどクロストークキャンセルの効果が発揮される一方、小さくなるほど（「０」に近づくほど）効果は無くなる。制御係数「ｋ」の最大値は「１．０」である。入力されるステレオ信号の相関が低い場合には左右の広がりが大きいと判断して、制御係数を「１．０」に近づける一方、入力信号間の相関が高い場合にはモノラル成分が多いため制御係数を下げる処理を行う。但し、制御係数「ｋ」には下限を設けて一定の効果を維持させるようにする。
【００４７】
一例として、（式３）における定数ａ、ｚを各々「２」、「１．３」とした場合には係数変換式は次に（式４）となる。
「ｋ＝−２×ＣＥ＋１．３（０．１５＜ＣＥ＜０．３５），
ｋ＝１．０（ＣＥ≦０．１５），
ｋ＝０．６（ＣＥ≧０．３５）（式４）」
【００４８】
図３は瞬時相互相関係数ＣＥと制御係数ｋとの関係を示すグラフである。ＣＥの値が「０．１５」以下の場合には制御係数ｋの値は一定値「１．０」となり、また、ＣＥの値が「０．３５」以上の場合には制御係数ｋの値は一定値「０．６」となる。また、ＣＥが「０．１５」よりも大きく、かつ、「０．３５」よりも小さい場合には「ｋ＝−２×ＣＥ＋１．３」なる変換式で求める値となる。制御係数「ｋ」は最小値「０．６」で最大値が「１．０」となる。図３を参照すれば分かるように基本的にはＣＥが大きなほど、制御係数「ｋ」の値は小さくなる。このようにして、制御係数演算部６０は、左および右チャンネルの入力信号に基づいて制御係数「ｋ」を求めることができる。
【００４９】
なお、音響装置１において、一例として、ハイパスフィルタ１０、ハイパスフィルタ１２、ローパスフィルタ２０、ローパスフィルタ２２のカットオフ周波数をそれぞれ「５００（Ｈｚ）」に設定する。なお、フィルタ１０、１２、２０、２２のカットオフ周波数はスピーカの特性に応じて決定され例えば３００乃至５００（Ｈｚ）のカットオフ周波数に設定すれば良い。また、演算量を低減させるため、制御係数演算部６０の入力直前の信号をｎ分の１に間引き、制御係数演算部６０の出力直後の信号をｎ倍することもできる（但しｎは２以上の整数）。
【００５０】
（動作）
次に動作を説明する。まず、左チャンネル（Ｌｃｈ）の入力信号Ｌ０は、ハイパスフィルタ１０で濾波されクロストークキャンセル部４１０に入力される（信号Ｌ１）。次に、クロストークキャンセル部４１０に入力された信号Ｌ１はＦＩＲフィルタ３０で濾波される。すると、ＦＩＲフィルタ３０での濾波信号Ｌ２は、乗算部７０に入力される。同様に、右チャンネル（Ｒｃｈ）の入力信号Ｒ０は、ハイパスフィルタ１２とＦＩＲフィルタ３２とで濾波され、ＦＩＲフィルタ３２の出力信号Ｒ２は、乗算部７２に入力される。
【００５１】
また、制御係数演算部６０は、左チャンネル（Ｌｃｈ）、右チャンネル（Ｒｃｈ）のそれぞれの入力信号Ｌ０、Ｒ０を入力し、先に説明したようにして制御係数ｋを求める。この制御係数ｋは乗算部７０、乗算部７２の各々に出力される。そして、乗算部７０は、信号Ｌ２と制御係数ｋとを入力して乗算を行ってその乗算結果を示す信号Ｙ１を加算器５２に入力する。同様に、乗算部７２は、信号Ｒ２と制御係数ｋとを入力して乗算を行ってその乗算結果を示す信号Ｘ１を加算器５０に入力する。
【００５２】
そして、加算器５０は、信号Ｌ１と信号Ｘ１とを加算しこの加算結果信号Ｌ３をローシェルビングフィルタ４０に入力すると共に、加算器５２は、信号Ｒ１と信号Ｙ１とを加算しこの加算結果信号Ｒ３をローシェルビングフィルタ４２に入力する。また、加算器５４は、ローシェルビングフィルタ４０の出力信号Ｌ４と、ローパスフィルタ２０の出力信号Ｌ５とを加算する。かくして、加算結果信号Ｌ６は、音響装置１の左チャンネル側の出力信号（Ｌｃｈ出力）となる。同様に、加算器５６は、ローシェルビングフィルタ４２の出力信号Ｒ４と、ローパスフィルタ２２の出力信号Ｒ５とを加算し、その加算結果信号Ｒ６は、音響装置１の右チャンネル側の出力信号（Ｒｃｈ出力）となる。かくして、音響装置１は、例えば、ギターの楽音信号を左・右両チャンネルの入力信号Ｌ０、Ｒ０とし、左チャンネル側および右チャンネル側の各々として信号Ｌ６、Ｒ６を出力させることができる。ボーカル音等も同様に本装置１に適用可能である。
【００５３】
図５は制御係数ｋによる制御効果を示すシミュレーション結果のグラフである。この例では左チャンネル入力信号と右チャンネル入力信号とを同じ信号としたモノラル入力を想定している。横軸に周波数（Ｈｚ）、縦軸に出力相対振幅（ｄＢ）をとっており、制御係数「１．０」に対する周波数特性を符号Ａで、また、制御係数「０．６」に対する周波数特性を符号Ｂで示している。モノラル音が入力された場合には、符号Ａで示すように、約４００（Ｈｚ）〜２ｋ（Ｈｚ）の周波数帯域で振幅が低下し「中抜け」が生じているが、これに対して制御係数を「０．６」まで下げることによりクロストークキャンセル量を小さくする制御を行って、低下した振幅を持ち上げることができることが分かる（符号Ｂ参照）。かくして、制御係数ｋによるクロストーク量の調整制御はステレオ拡張機能を有する装置において有効であることが分かる。
【００５４】
また、図６（ａ）〜図６（ｄ）は各々、左チャンネル入力信号（左信号）、右チャンネル入力信号（右信号）、瞬時相互相関係数ＣＥ、制御係数ｋの時間変化を示す実験値であり、横軸に時間（ｔ）、縦軸に量をとって示している。左チャンネルと右チャンネルに信号が入力されて、瞬時相互相関係数ＣＥが全体的に徐々に上昇していき、その結果、制御係数ｋが「１．０」から徐々に下がる傾向になっている様子が分かる。
【００５５】
この実施の形態によれば、ステレオの２つのチャンネルの各々が同じ音であるモノラル音の場合には制御係数ｋを小さくてクロストークキャンセル量を小量にする一方、左右チャンネルの信号の相関が低いすなわち音が左右に広がっている音であるステレオ音の場合には、制御係数ｋを大きくてクロストークキャンセル量を多量にする制御を行うことが可能となる。この結果、ステレオ音の拡張機能を維持しつつ、モノラル音に対する中低音域の音量の抑圧も阻止できて「中抜け」を防止し、音色の劣化も防止することが可能になる。
【００５６】
（第２実施形態）
（構成）
図４は、本発明の第２実施の形態の音響装置２の構成を示す構成図である。図１と同一符号の部分は、図１と同一の機能を有する。音響装置２は、音響装置１における制御係数演算部６０に替えて制御係数演算部６１を設けた点に特徴がある。この制御係数演算部６１は、ハイパスフィルタ１０、ハイパスフィルタ１２の出力に基づいて、制御係数ｋを求める点に特徴がある。制御係数演算部６１は、ハイパスフィルタ１０およびハイパスフィルタ１２の各々の出力信号Ｌ１、Ｒ１を入力し、入力した信号Ｌ１、信号Ｒ２を用いて制御係数ｋを求める。制御係数演算部２の具体的な構成は、図２に示したように、瞬時相互相関演算部６２、エンベロープ検出部６４および係数変換部６６を有している。
【００５７】
つまり、瞬時相互相関演算部６２は、（式２）を用いて、信号Ｌ１、信号Ｒ１から相互相関ＣＣ（「ＣＣ＝Ｌ１×Ｒ１／（Ｌ１2＋Ｒ１2）」）を求め、次いで、エンベロープ検出部６４はＣＣのエンベロープＣＥを求めていき、係数変換部６６は式（４）を利用しエンベロープＣＥから制御係数ｋを求めて出力する。そして、制御係数演算部６１が出力した制御係数ｋは、乗算部７０および乗算部７２の各々に出力される。この結果、乗算部７０は、信号Ｌ２と制御係数ｋとを入力し両者の乗算結果を求めて出力することが可能になる。同様に、乗算部７２は、信号Ｒ２と制御係数ｋとを入力し両者の乗算結果を求めて出力することが可能になる。乗算部７０、乗算部７２の各々による乗算結果を示す信号Ｙ１、Ｘ１は各々、加算器５２、５０に出力される。クロストークキャンセルは、低音域を除いた帯域に対してかかるので、第２実施形態では、低音域を除いた信号に基づいて制御係数ｋが生成されるため、低音域の影響を受けにくい利点がある。一方、第1実施形態では制御係数演算部への入力がハイパスフィルタを通らないため、フィルタによる遅延の影響を受けず素早い反応が可能となる。
【００５８】
したがって、加算器５０は信号Ｌ１と信号Ｘ１を加算し、この加算結果を示す信号Ｌ３はローシェルビングフィルタ４０に入力されるように構成されている。同様に、加算器５２は信号Ｒ１と信号Ｙ１を加算し、この加算結果を示す信号Ｒ３はローシェルビングフィルタ４２に入力されるように構成されている。その余の構成については図１に示す音響装置１と同様である。また、演算量を低減させるため、制御係数演算部６１の入力直前の信号をｎ分の１に間引き、制御係数演算部６１の出力直後の信号をｎ倍することができる点も同様である（但しｎは２以上の整数）。
【００５９】
（動作）
次に、動作を説明する。まず、左チャンネル（Ｌｃｈ）の入力信号Ｌ０は、ハイパスフィルタ１０で濾波されクロストークキャンセル部４１０に入力される（信号Ｌ１）。次に、クロストークキャンセル部４１０に入力された信号Ｌ１はＦＩＲフィルタ３０で濾波される。すると、ＦＩＲフィルタ３０での濾波信号Ｌ２は乗算部７０に入力される。同様に、右チャンネル（Ｒｃｈ）の入力信号Ｒ０は、ハイパスフィルタ１２とＦＩＲフィルタ３２とで濾波され、ＦＩＲフィルタ３２の出力信号Ｒ２は乗算部７２に入力される。
【００６０】
また、制御係数演算部６１は、ハイパスフィルタ１０、ハイパスフィルタ２０の各々の出力信号Ｌ１、Ｒ１を入力して、制御係数ｋを求める。求められた制御係数ｋは乗算部７０、乗算部７２の各々に出力される。そして、乗算部７０は、信号Ｌ２と制御係数ｋとを入力して乗算を行いその乗算結果を示す信号Ｙ１を加算器５２に入力する。同様に、乗算部７２は、信号Ｒ２と制御係数ｋとを入力して乗算を行いその乗算結果を示す信号Ｘ１を加算器５０に入力する。加算器５０は、信号Ｌ１と信号Ｘ１とを加算し、この加算結果信号Ｌ３をローシェルビングフィルタ４０に入力すると共に、加算器５２は、信号Ｒ１と信号Ｙ１とを加算し、この加算結果信号Ｒ３をローシェルビングフィルタ４２に入力する。
【００６１】
また、加算器５４は、ローシェルビングフィルタ４０の出力信号Ｌ４とローパスフィルタ２０の出力信号Ｌ５とを加算する。かくして、加算結果信号Ｌ６は、音響装置２の左チャンネル側の出力信号（Ｌｃｈ出力）となり、同様に、加算器５６は、ローシェルビングフィルタ４２の出力信号Ｒ４とローパスフィルタ２２の出力信号Ｒ５とを加算し、その加算結果信号Ｒ６は、音響装置２の右チャンネル側の出力信号（Ｒｃｈ出力）となる。このようにして、音響装置１と同様に、音響装置２は、例えばギターの楽音信号を左・右両チャンネルの入力信号Ｌ０、Ｒ０とし、左側チャンネルおよび右側チャンネルの各々の信号として信号Ｌ６、Ｒ６を出力することができる。ボーカル音等も同様に本装置２に適用可能である。
【００６２】
このような構成の音響装置２にあっても、音響装置１と同様、センターに定位するボーカル等がやせて聞こえる「中抜け」を防止し音色の劣化も防止可能とする。
【００６３】
以上説明してきた装置は、ハードウエアで回路として実現することもできるし、ソフトウエアで実現することも可能である。ソフトウエアの場合、プロセッサ（ＣＰＵ、ＤＳＰ等）が、記録媒体（ＲＯＭ等）に記録されたプログラムを、ワークエリア（ＲＡＭ等）を使用しながら実行することによって、音響装置１、音響装置２を実現することが可能である。
【００６４】
なお、以上述べてきた本発明の実施形態に対して種々の変形を施すことも可能である。例えば、各フィルタのカットオフ周波数や周波数特性自体を若干変更すること等も可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
以上説明してきたように、本発明によれば、例えばギターの楽音信号に対して利用することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１  音響装置
２  音響装置
１０  ハイパスフィルタ
１２  ハイパスフィルタ
２０  ローパスフィルタ
２２  ローパスフィルタ
３０  ＦＩＲフィルタ
３２  ＦＩＲフィルタ
４０  ローシェルビングフィルタ
４２  ローシェルビングフィルタ
５０  加算器
５２  加算器
５４  加算器
５６  加算器
６０  制御係数演算部
６１  制御係数演算部
６３  制御係数演算部
６２  瞬時相互相関演算部
６４  エンベロープ検出部
６６  係数変換部
７０  乗算部
７２  乗算部
４１０  クロストークキャンセル処理部
【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】
0006643779.tif 000009
【図９】
0006643779.tif 000010
【図１０】
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