(57)【要約】【課題】２人同時に音像定位制御を実現する音像制御システムを提供する。【解決手段】本発明は、複数のスピーカで音声信号を再生することによって音像定位位置を制御する音像制御システムである。音像制御システムは、音声信号を再生する少なくとも４つのスピーカと、信号処理部とを備える。信号処理部は、２人の受聴者の各両耳の位置に対応する４点を制御点とし、当該２人の受聴者がそれぞれ感じる音像定位位置を示す２つの目標音源位置が当該各受聴者に対して同方向の位置となるように、各スピーカに入力される音声信号毎に信号処理を行う。ここで、２つの目標音源位置は、目標音源側に位置する受聴者から当該受聴者に対する目標音源位置までの距離が、他方の受聴者から当該他方の受聴者に対する目標音源位置までの距離よりも短くなるように設定される。【選択図】　　　　図６
2004064739.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスピーカで音声信号を再生することによって音像定位位置を制御する音像制御システムであって、
音声信号を再生する少なくとも４つのスピーカと、
２人の受聴者の各両耳の位置に対応する４点を制御点とし、当該２人の受聴者がそれぞれ感じる音像定位位置を示す２つの目標音源位置が当該各受聴者に対して同方向の位置となるように、各前記スピーカに入力される音声信号毎に信号処理を行う信号処理部とを備え、
前記２つの目標音源位置は、目標音源側に位置する受聴者から当該受聴者に対する目標音源位置までの距離が、他方の受聴者から当該他方の受聴者に対する目標音源位置までの距離よりも短くなるように設定される、音像制御システム。
【請求項２】
受聴者正面を０度とした場合における受聴者から目標音源位置への方向をθ度とし、受聴者の中心間の距離をＸとし、音速をＰとし、目標音源位置から各制御点までの伝達時間を、目標音源位置からの距離が近い制御点の順にＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４とすると、前記２つの目標音源位置は、Ｔ１＜Ｔ２≦Ｔ３（＝Ｔ２＋Ｘｓｉｎθ／Ｐ）＜Ｔ４である条件を満たすように設定される、請求項１に記載の音像制御システム。
【請求項３】
前記信号処理部は、前記各スピーカのうち、前記２人の受聴者間の中心位置に対して前記２つの目標音源位置と前後方向および左右方向に関して反対方向に設置されたスピーカに対しては音声信号の入力を停止する、請求項１に記載の音像制御システム。
【請求項４】
前記信号処理部は、前記２つの目標音源位置が前記２人の受聴者それぞれの正面に設定される場合、前記各スピーカのうち、当該各受聴者の後側に設置されたスピーカに対しては音声信号の入力を停止する、請求項１に記載の音像制御システム。
【請求項５】
前記信号処理部は、
前記音声信号を低域成分と高域成分とに周波数分割する周波数分割部と、
前記音声信号の低域成分の信号について、各前記スピーカに入力される信号毎に前記信号処理を行った後、当該各スピーカに入力する低域処理部と、
前記音声信号の高域成分の信号を、前記低域処理部によって各前記スピーカに入力される信号と位相が合うように、前記２つの目標音源位置の中心位置から最近のスピーカに入力する高域処理部とを含む、請求項１に記載の音像制御システム。
【請求項６】
前記複数のスピーカには、前記２人の受聴者間の中心位置の前方に配置されるツイータが含まれており、
前記高域処理部は、前記２つの目標音源位置が前記２人の受聴者それぞれの正面に設定される場合、前記音声信号の高域成分を前記ツイータに入力する、請求項５に記載の音像制御システム。
【請求項７】
前記複数のスピーカは、自動車内に設置されるとともに、当該複数のスピーカのうち少なくとも１つのスピーカは、後部座席側に設置され、
前記２人の受聴者は自動車内の前部座席に位置し、
前記信号処理部は、前記自動車内に設置され、複数チャンネルの音声信号に対して信号処理を行う場合、前記後部座席側に設置されたスピーカに対しては全チャンネルの音声信号を信号処理を行わずに入力する、請求項１に記載の音像制御システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、音像制御システムに関し、より特定的には、複数のスピーカで音声信号を再生することによって音像定位位置を制御する音像制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＤＶＤに代表されるマルチｃｈ信号再生システムが普及しているが、住宅事情等により５あるいは６個のスピーカを設置できない場合も多くある。このため、ＬｃｈおよびＲｃｈの２つのスピーカで仮想的にサラウンド信号を再生する、いわゆるバーチャル再生方式を用いた音像制御システムが開発されている。
【０００３】
また、特にカーオーディオ用途の音像制御システムにおいては、自動車室内という狭空間のために反射や残響および定在波の影響が強く、スピーカの設置位置が制限される。このような状態では、従来、音像を自由に定位させることはかなり困難であった。しかし、楽曲に含まれるボーカル等を搭乗者の前方中央に定位させたいといった要望は、現在でもかなり強く求められている。そこで、この要望に対応するために、以下に説明する音像制御システムも開発されつつある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
以下、図面を参照しながら従来の音像制御システムについて説明する。図４７は、従来の音像制御システムの構成を示す図である。図４７において、音像制御システムは、自動車６０１に設置されており、音源６１と、信号処理部６２と、自動車６０１の右側のフロントドアに設置されたＦＲスピーカ６２１と、自動車６０１の左側のフロントドアに設置されたＦＬスピーカ６２２とを備える。また、信号処理部６２は、制御フィルタ６３および６４を含む。
【０００５】
図４７に示す音像制御システムの動作を以下に説明する。音源６１からの信号は、信号処理部６２で信号処理され、ＦＲスピーカ６２１およびＦＬスピーカ６２２によって再生される。制御フィルタ６３は、音源６１からのＲｃｈの信号を制御し、制御フィルタ６４は、音源６１からのＬｃｈの信号を制御する。ここで、信号処理部６２は、ＦＲスピーカ６２１が目標音源６３１に、ＦＬスピーカ６２２が目標音源６３２にそれぞれ定位しているように信号処理する。具体的には、信号処理部６２の制御フィルタ６３および６４は、次のように制御される。すなわち、受聴者ａの中心位置（図４７中の×印）を制御点として、ＦＲスピーカ６２１からの伝達特性をＦＲ、ＦＬスピーカ６２２からの伝達特性をＦＬ、目標音源６３１からの伝達特性をＧ１、目標音源６３２からの伝達特性をＧ２とすると、信号処理部６２内の制御フィルタ６３の特性ＨＲおよび制御フィルタ６４の特性ＨＬは以下のようになる。
ＨＲ＝Ｇ１／ＦＲ
ＨＬ＝Ｇ２／ＦＬ
この特性が実現されることによって、ＦＲスピーカ６２１は目標音源６３１の位置で再生されているように、ＦＬスピーカ６２２は目標音源６３２の位置で再生されているようにそれぞれ制御される。これによって、仮想的に定位された目標音源６３１および６３２の間に、ＬｃｈとＲｃｈに共通なセンター成分が虚像定位することになる。すなわち、受聴者ａは正面の目標音源６３５に音像を感じることとなる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−２７６５００号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図４７に示す従来のシステムでは制御点が１点であるので、音像定位の知覚メカニズムである右耳と左耳の差分を制御することにはならず、音像定位効果が少ないという問題があった。現在一般に実用化されている多くの音像制御システムは、ＦＲスピーカ６２１とＦＬスピーカ６２２の時間補正のみを行い、仮想的な目標音源６３１および６３２を真に実現するものではない。
【０００８】
なお、家庭用の音像制御システムでは、両耳を制御点として音像制御を行うものが考えられている。しかし、この場合、制御点は２点、すなわち、受聴者１人のみの両耳を対象にしたものであり、２人の受聴者の各両耳に対して同時に制御を行う音像制御システムはない。
【０００９】
それゆえ、本発明の目的は、少なくとも２人の受聴者の各両耳に対して同時に音像制御を行う音像制御システムを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記のような目的を達成するために、本発明は、以下に示すような特徴を有している。すなわち、本発明は、複数のスピーカで音声信号を再生することによって音像定位位置を制御する音像制御システムである。音像制御システムは、音声信号を再生する少なくとも４つのスピーカと、信号処理部とを備える。信号処理部は、２人の受聴者の各両耳の位置に対応する４点を制御点とし、当該２人の受聴者がそれぞれ感じる音像定位位置を示す２つの目標音源位置が当該各受聴者に対して同方向の位置となるように、各スピーカに入力される音声信号毎に信号処理を行う。ここで、２つの目標音源位置は、目標音源側に位置する受聴者から当該受聴者に対する目標音源位置までの距離が、他方の受聴者から当該他方の受聴者に対する目標音源位置までの距離よりも短くなるように設定される。
【００１１】
上記によれば、実現可能な目標音源位置を設定することができるので、２人の受聴者の各両耳の位置に対応する４点を制御点として制御することが可能となる。つまり、２人の受聴者に同様の音像定位感および音質感を与えることができる。
【００１２】
なお、上記において、信号処理部が、「目標音源位置が当該各受聴者に対して同方向の位置となるように信号処理を行う」とは、「第１の目標音源から第１の受聴者右耳への伝達特性における振幅周波数特性と、第２の目標音源から第２の受聴者右耳への伝達特性における振幅周波数特性とが等しく、かつ、第１の目標音源から第１の受聴者左耳への伝達特性における振幅周波数特性と第２の目標音源から第２の受聴者左耳への伝達特性における振幅周波数特性が等しくなるように信号処理を行う」ことである。なお、ここでは、２人の受聴者をそれぞれ、第１および第２の受聴者とし、第１の受聴者に対する目標音源位置を第１の目標音源位置とし、第２の受聴者に対する目標音源位置を第２の目標音源位置とする。
【００１３】
また、上記において、「目標音源側に位置する受聴者」とは、設定すべき目標音源位置に近い側に位置する受聴者をいう。例えば、２人の受聴者が左右に並んで位置し、目標音源位置が各受聴者から見て右側（右方向）に設定される場合、「目標音源側に位置する受聴者」とは、左右に並んで位置する２人の受聴者のうち、右側に位置する受聴者をいう（図６の例では、受聴者ａ）。また、例えば、２人の受聴者が前後に並んで位置し、目標音源位置が各受聴者から見て前側（前方向）に設定される場合、「目標音源側に位置する受聴者」とは、前側に並んで位置する２人の受聴者のうち、前側に位置する受聴者をいう。なお、２人の受聴者が斜めに位置する場合も、上記の場合（２人の受聴者が左右または前後に並んで位置する場合）と同様に、「目標音源側に位置する受聴者」を判断することができる。
【００１４】
また、上記において、受聴者正面を０度とした場合における受聴者から目標音源位置への方向をθ度とし、受聴者の中心間の距離をＸとし、音速をＰとし、目標音源位置から各制御点までの伝達時間を、目標音源位置からの距離が近い制御点の順にＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４とした場合、２つの目標音源位置は、Ｔ１＜Ｔ２≦Ｔ３（＝Ｔ２＋Ｘｓｉｎθ／Ｐ）＜Ｔ４である条件を満たすように設定されてもよい。
【００１５】
また、信号処理部は、各スピーカのうち、２人の受聴者間の中心位置に対して２つの目標音源位置と前後方向および左右方向に関して反対方向に設置されたスピーカに対しては音声信号の入力を停止するようにしてもよい。なお、「２人の受聴者間の中心位置に対して２つの目標音源位置と前後方向および左右方向に関して反対方向に設置されるスピーカ」とは、具体的には、次のようなスピーカをいう。すなわち、目標音源が当該中心位置に対して右側前方に設定される場合（図１６参照。）、当該中心位置に対して左側後方に設置されるスピーカをいう。また、目標音源が当該中心位置に対して左側後方に設定される場合（図１８参照。）、当該中心位置に対して右側前方に設置されるスピーカをいう。
【００１６】
上記によれば、音像制御システムにおいて必要となるスピーカの数を減らすことができる。また、信号処理の対象となる信号が減少するので、信号処理における演算量を減らすことができる。
【００１７】
また、信号処理部は、２つの目標音源位置が２人の受聴者それぞれの正面に設定される場合、各スピーカのうち、当該各受聴者の後側に設置されたスピーカに対しては音声信号の入力を停止するようにしてもよい。この場合も、上記と同様、音像制御システムにおいて必要となるスピーカの数を減らすことができる。
【００１８】
また、信号処理部は、周波数分割部と、低域処理部と、高域処理部とを含む構成であってもよい。ここで、周波数分割部は、音声信号を低域成分と高域成分とに周波数分割する。低域処理部は、音声信号の低域成分の信号について、各スピーカに入力される信号毎に信号処理を行った後、当該各スピーカに入力する。高域処理部は、音声信号の高域成分の信号を、低域処理部によって各スピーカに入力される信号と位相が合うように、２つの目標音源位置の中心位置から最近のスピーカに入力する。
【００１９】
上記によれば、音像定位制御が有効な低域成分のみについて信号処理が行われるので、信号処理における演算量を減らすことができる。
【００２０】
また、複数のスピーカには、２人の受聴者間の中心位置の前方に配置されるツイータが含まれている場合には、次のようにしてもよい。すなわち、高域処理部は、２つの目標音源位置が２人の受聴者それぞれの正面に設定される場合、音声信号の高域成分をツイータに入力してもよい。
【００２１】
上記によれば、２人の受聴者間の中心位置の前方に配置されるＣＴスピーカ（図１参照）として、ツイータを用いることができる。これによって、ＣＴスピーカを小型化することができる。これは、自動車に音像制御システムを適用する場合に特に有効である。
【００２２】
また、複数のスピーカは、自動車内に設置されるとともに、当該複数のスピーカのうち少なくとも１つのスピーカは、後部座席側に設置されてもよい。このとき、２人の受聴者は自動車内の前部座席に位置するものとする。また、信号処理部は、自動車内に設置される。また、複数チャンネルの音声信号に対して信号処理を行う場合、後部座席側に設置されたスピーカに対しては全チャンネルの音声信号を信号処理を行わずに入力する。
【００２３】
上記によれば、音像制御システムが自動車内に設置される場合において、前部座席および後部座席の両方に位置する受聴者に対して、良好な音質を確保することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る音像制御システムを示す図である。図１において、１は音源であるＤＶＤプレーヤ、２は信号処理部、２０はＣＴスピーカ、２１はＦＲスピーカ、２２はＦＬスピーカ、２３はＳＲスピーカ、２４はＳＬスピーカである。また、３１は受聴者ａの目標音源、３２は受聴者ｂの目標音源を示す。
【００２５】
ＤＶＤプレーヤ１からは例えば５ｃｈの音声信号（ＣＴ信号、ＦＲ信号、ＦＬ信号、ＳＲ信号、およびＳＬ信号）が出力される。信号処理部２は、ＤＶＤプレーヤから出力された各信号について、後述する信号処理を行う。ＣＴ信号は、信号処理部２によって信号処理され、５つのスピーカのそれぞれに入力される。信号処理部２においては、各スピーカに入力されるＣＴ信号毎に信号処理が行われる。上記各信号についてもＣＴ信号と同様、５つのスピーカのそれぞれに入力され、各スピーカに入力される信号毎に信号処理が行われる。
【００２６】
なお、図１は、受聴者ａおよびｂ、各スピーカ２０〜２４、ならびに目標音源３１および３２についての位置関係を示している。図１に示すように、実施の形態１においては、ＣＴスピーカ２０は２人の受聴者ａおよびｂの中心位置の正面に設置される。ＦＲスピーカ２１およびＦＬスピーカ２２は、当該中心位置からそれぞれ前方右側および前方左側に設置される。なお、ＦＲスピーカ２１およびＦＬスピーカ２２は、左右対称に設置される。ＳＲスピーカ２３およびＳＬスピーカ２４は、当該中心位置からそれぞれ後方右側および後方左側に設置される。実施の形態１において以上のように５つのスピーカが配置されるが、他の実施形態においては５つのスピーカは他の位置に配置されてもよい。さらに、他の実施形態においては６つ以上のスピーカが配置されてもよい。
【００２７】
図２は、図１に示す信号処理部２の内部構成を示すブロック図である。図２において、１００〜１０９はフィルタ、２００〜２０９は加算器である。
【００２８】
以下、図１および図２を用いて音像制御システムの動作を説明する。ここでは、２人の受聴者ａおよびｂの各両耳の位置に対応する４点（図１に示すＡＲ、ＡＬ、ＢＲ、ＢＬ）を制御点とする。また、例として、ＦＲ信号の音声の音像定位位置を、ＦＲスピーカ２１の位置からさらに右方向に拡大するために、目標音源３１および３２が設定される場合を説明する。２つの目標音源位置、すなわち、目標音源３１および３２の位置は、２人の受聴者について同方向となるように設定される。信号処理部２は、ＤＶＤプレーヤ１からのＦＲ信号を信号処理して、ＣＴスピーカ２０、ＦＲスピーカ２１、ＦＬスピーカ２２、ＳＲスピーカ２３、ＳＬスピーカ２４から再生する。この信号処理において、目標音源３１から制御点ＡＲおよびＡＬまでの伝達特性ＧａＲおよびＧａＬ、ならびに、目標音源３２から制御点ＢＲおよびＢＬまでの伝達特性ＧｂＲおよびＧｂＬを再現すれば、受聴者ａおよびｂは、それぞれ目標音源３１および３２の位置でＦＲ信号の音が再生されているように聞こえることになる。
【００２９】
詳細に説明すると、信号処理部２において、ＤＶＤ１から入力されたＦＲ信号は、フィルタ１０５〜１０９で信号処理される。フィルタ１０５〜１０９の出力信号は、ＣＴスピーカ２０、ＦＲスピーカ２１、ＦＬスピーカ２２、ＳＲスピーカ２３、およびＳＬスピーカ２４によって再生される。この再生音の伝達特性が、受聴者ａおよびｂの各両耳耳元において、目標音源３１、３２からの伝達特性ＧａＲ、ＧａＬ、ＧｂＲ、およびＧｂＬと等しくなればよい。なお、フィルタ１０５〜１０９の出力信号は、信号処理された他ｃｈの出力信号と加算器２００〜２０９によって加算される。
【００３０】
なお、図２には、ＣＴ信号およびＦＲ信号を処理する構成のみを図示しているが、信号処理部２は、他の信号についても同様にフィルタ信号処理し、各ｃｈの信号全てを加算して出力する構成となっている。
【００３１】
ここで、ＦＬスピーカ２２から各制御点ＡＲ、ＡＬ、ＢＲ、およびＢＬまでの伝達特性をそれぞれＦＬａＲ、ＦＬａＬ、ＦＬｂＲおよびＦＬｂＬとする。同様に、ＦＲスピーカ２１から各制御点ＡＲ、ＡＬ、ＢＲ、およびＢＬまでの伝達特性をそれぞれＦＲａＲ、ＦＲａＬ、ＦＲｂＲ、およびＦＲｂＬとし、ＳＲスピーカ２３から各制御点ＡＲ、ＡＬ、ＢＲ、およびＢＬまでの伝達特性をそれぞれＳＲａＲ、ＳＲａＬ、ＳＲｂＲ、およびＳＲｂＬとし、ＳＬスピーカ２４から各制御点ＡＲ、ＡＬ、ＢＲ、およびＢＬまでの伝達特性をそれぞれＳＬａＲ、ＳＬａＬ、ＳＬｂＲ、およびＳＬｂＬとし、ＣＴスピーカ２０から各制御点ＡＲ、ＡＬ、ＢＲ、およびＢＬまでの伝達特性をそれぞれＣＴａＲ、ＣＴａＬ、ＣＴｂＲ、およびＣＴｂＬとする。この場合において、目標音源から各制御点までの伝達特性がＧａＲ、ＧａＬ、ＧｂＲ、およびＧｂＬとなるように信号処理するためには、以下の等式が成り立てばよい。
ＧａＲ＝Ｈ５・ＣＴａＲ＋Ｈ６・ＦＲａＲ＋Ｈ７・ＦＬａＲ＋Ｈ８・ＳＲａＲ＋Ｈ９・ＳＬａＲ
ＧａＬ＝Ｈ５・ＣＴａＬ＋Ｈ６・ＦＲａＬ＋Ｈ７・ＦＬａＬ＋Ｈ８・ＳＲａＬ＋Ｈ９・ＳＬａＬ
ＧｂＲ＝Ｈ５・ＣＴｂＲ＋Ｈ６・ＦＲｂＲ＋Ｈ７・ＦＬｂＲ＋Ｈ８・ＳＲｂＲ＋Ｈ９・ＳＬｂＲ
ＧｂＬ＝Ｈ５・ＣＴｂＬ＋Ｈ６・ＦＲｂＬ＋Ｈ７・ＦＬｂＬ＋Ｈ８・ＳＲｂＬ＋Ｈ９・ＳＬｂＬ
ここで、Ｈ５〜Ｈ９は、図２に示すフィルタ１０５〜１０９のフィルタ係数である。上記の方程式（以下、方程式（ａ）とする。）は、式の数より未知数（フィルタ係数）の数の方が多いが、これは解がないのではなく（式が解けないのではなく）、不定（条件によって、いろいろな解が存在する）であることを意味している。事実、ＭＩＮＴ法（例えば、参考文献「Ｍ．　Ｍｉｙｏｓｈｉ　ａｎｄ　Ｋａｎｅｄａ、　”Ｉｎｖｅｒｓｅ　ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ　ｏｆ　ｒｏｏｍ　ａｃｏｕｓｔｉｃｓ”、　ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ．　Ａｃｏｕｓｔ．　Ｓｐｅｅｃｈ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓ．　ＡＳＳＰ−３６（２）、　１４５−１５２　（１９８８）」）では、制御点数＋１個のスピーカで制御することが説明されている。一般に、少なくとも、制御点の数と同数以上のスピーカがあれば、これを制御するフィルタ係数（すなわち解）が求まることが知られている。
【００３２】
以上より、ＣＴスピーカ２０、ＦＲスピーカ２１、ＦＬスピーカ２２、ＳＲスピーカ２３およびＳＬスピーカ２４から各制御点（受聴者ａおよびｂの各両耳耳元）までの伝達特性を測定し、かつ、目標音源３１および３２から各制御点までの伝達特性を測定することによって、上式を用いてフィルタ１０５〜１０９のフィルタ係数Ｈ５〜Ｈ９を算出することができる。
【００３３】
以上においては、ＦＲ信号を例として説明したが、ＣＴ信号を信号処理するフィルタ１００〜１０４のフィルタ係数Ｈ０〜Ｈ４も上記と同様の方法で求めることができる。さらに、図２に示していないＦＬ信号、ＳＬ信号およびＳＲ信号についても同様の方法でフィルタ係数を求めることができる。これによって、全ｃｈの信号について音像定位制御が行われる。
【００３４】
以上のように各フィルタ係数を算出することによって、設定した目標音源位置に音像が定位するように制御することが可能である。ただし、目標音源位置の設定の仕方によっては、上式の解を算出できない場合があり、この場合、設定した目標音源位置を実現することができない。そこで、以下、目標音源位置の適切な設定方法を説明する。
【００３５】
図３は、受聴者ａおよびｂに対して目標音源３１および３２からの伝達特性を同じ特性で与えた場合を示す図である。つまり、目標音源３１および３２は、受聴者ａおよびｂに対して同方向かつ等距離となるように設定されている。図４は、図３に示す場合の伝達特性の時間特性および周波数特性（振幅）を示す図である。図４（ａ）および（ｃ）は伝達特性ＧＲを示し、図４（ｂ）および（ｄ）は伝達特性ＧＬを示している。ここで、図３および図４中に示すＴ１は、目標音源３１から受聴者ａの右耳への伝搬時間を示している。同様に、Ｔ２は目標音源３１から受聴者ａの左耳への伝搬時間を示し、Ｔ３は目標音源３２から受聴者ｂの右耳への伝搬時間を示し、Ｔ４は目標音源３２から受聴者ｂの左耳への伝搬時間を示している。また、ΔＴは、受聴者の右耳と左耳での伝搬時間の差分、すなわち、Ｔ２−Ｔ１を示している。
【００３６】
一方、図５は、目標音源３１および３２の位置近傍にスピーカ３０を実際に設置した場合を示す図である。図５において、ｇａＲ、ｇａＬ、ｇｂＲ、およびｇｂＬは、スピーカ３０から受聴者ａおよびｂの各両耳までの伝達特性を示している。ある１つのチャンネル（この場合はＦＲｃｈ）に対して再生スピーカは１つであるので、図５のようになる。Ｔ１はスピーカ３０から受聴者ａの右耳への伝搬時間を、Ｔ２はスピーカ３０から受聴者ａの左耳への伝搬時間を、Ｔ３はスピーカ３０から受聴者ｂの右耳への伝搬時間を、Ｔ４はスピーカ３０から受聴者ｂの左耳への伝搬時間を、それぞれ示している。図５において、スピーカ３０から受聴者までの距離は、受聴者ｂの方が受聴者ａよりも遠いので、上記Ｔ１〜Ｔ４の間には、
Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３＜Ｔ４　…（１）
の関係がある。また、もし、受聴者ａの左耳と受聴者ｂの右耳とが接するほど隣り合っているとすると、
Ｔ１＜Ｔ２≦Ｔ３＜Ｔ４　…（２）
となる。つまり、この式（２）が物理的に許せる（自然界であり得る）時間関係を示している。
【００３７】
ここで、図３の場合を考えると、受聴者ａと受聴者ｂとに同一の伝達特性を設定するということは、受聴者ａと受聴者ｂは、スピーカ３０から見て同じ位置にいるということになり、物理的にはあり得ない。より詳しく説明すると、Ｔ１〜Ｔ４は、本来、式（１）あるいは式（２）の関係を満たす必要があるにもかかわらず、図３に示す目標音源３１および３２の場合、受聴者ａの左耳と受聴者ｂの右耳とにおいてＴ３（＝Ｔ１）＜Ｔ２となり、式（１）および式（２）を満たしていない。目標音源を実現するために、信号処理部２は５つのスピーカ２０〜２４へ入力される信号に対して信号処理するわけだが、信号処理部２は、因果律（上式（１）または（２））を満足する必要があるので、図３のような時間を遡る制御はできない。以上のように、２人の受聴者ａおよびｂに対してそれぞれの目標音源３１および３２を設定する場合、各受聴者に対して同方向かつ等距離となるような目標音源位置を設定することはできない。そこで、因果律を満足する目標音源３１、３２の設定が重要となる。
【００３８】
図６は、本発明における目標音源の設定方法を示す図である。目標音源３１から受聴者ａの両耳に対する伝達特性ＧａＲおよびＧａＬは、図３における伝達特性ＧＲ、ＧＬと同じである。つまり、その時間特性は、図４（ａ）および（ｂ）である。これに対して、受聴者ｂに対する目標音源３２は、図３に示す目標音源３２と比べて、方向に関してはそのままであるが、距離に関しては時間ｔだけ遠ざけた位置に設定されている。すなわち、目標音源３２は、Ｔ３＝Ｔ１＋ｔ、Ｔ４＝Ｔ２＋ｔとなるように設定される。このように設定することによって、時間特性は、図４（ａ）および（ｂ）に示す時間特性をそれぞれ時間ｔだけ（時間軸方向に）後ろにずらした特性となる。また、振幅周波数特性は、図４（ｃ）および（ｄ）と同じ（つまり、目標音源の方向は図３と同じ）である。従って、受聴者ｂから目標音源３２への方向は図３の場合と同じでありながら、因果律を満たすように設定することができる。つまり、目標音源３２を図３に示す位置から時間ｔだけ遠ざけた距離に設定することによって、式（１）もしくは式（２）を満足することができる。これによって、信号処理部２はＦＲ信号を制御することが可能となり、目標音源を実現するためのフィルタ係数を求めることができる。
【００３９】
上記ｔをより詳細に決定するための方法を以下に説明する。図７は、各目標音源３１および３２から受聴者ａおよびｂの中心位置までの伝達経路を示す図である。ここで、一点鎖線で記される矢印部分は、等しい時間（距離）を示している。従って、受聴者ｂに対する伝達経路は、受聴者ａに対する伝達経路と比べて、点線の矢印で示された部分だけ時間がかかる（距離が長い）ことになる。すなわち、受聴者の正面を０度として目標音源３１および３２の方向をθ度、受聴者ａと受聴者ｂとの間の距離をＸとすると、受聴者ｂに対する伝達経路は、受聴者ａに対する伝達経路と比べて、距離Ｙ＝Ｘｓｉｎθ長いことになる。従って、ＦＲ信号の音が距離Ｙを伝播する時間を考慮すれば因果律が満足されることになる。つまり、音速をＰとすると、
ｔ＝Ｘｓｉｎθ／Ｐ　…（３）
とすればよい。
【００４０】
以上のように、目標音源は、上式（１）または（２）を満たすような位置に設定することによって、実現することができる。なお、実際のスピーカ２０〜２４は、目標音源位置に対応する各制御点における伝達時間の関係を満たすような位置に、少なくとも１つのスピーカが設置されることが望ましい。上記の例で説明すると、各制御点ＡＲ、ＡＬ、ＢＲおよびＢＬにおける、目標音源位置に対応する伝達時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４は、Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３＜Ｔ４という関係である。この関係を満たすような位置に設置されているスピーカが存在すれば、目標音源を容易に実現することができる。具体的には、実施の形態１においては、ＦＲスピーカ２１は、Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３＜Ｔ４という関係を満たす位置に存在している。それゆえ、実施の形態１に係る音像制御システムによって目標音源を容易に実現することができる。なお、図３に示す目標音源を設定することが不可能である理由は、次のように考えることもできる。すなわち、図３に示すような、Ｔ１＝Ｔ３＜Ｔ２＝Ｔ４なる関係を満たすようなスピーカの位置はあり得ないので、図３に示す目標音源を設定することは不可能であると考えることができる。
【００４１】
なお、以上のように設定した目標音源を実現するためのフィルタ係数は、上述の方程式（ａ）を用いて計算機によって算出してもよいし、以下に説明する図８のように適応フィルタを用いて算出してもよい。
【００４２】
図８は、実施の形態１において適応フィルタを用いてフィルタ係数を算出する方法を示す図である。図８において、１０５〜１０９は適応フィルタ、３００は測定信号発生器、１５１は目標特性ＧａＲが設定された目標特性器、１５２は目標特性ＧａＬが設定された目標特性器、１５３は目標特性ＧｂＲが設定された目標特性器、１５４は目標特性ＧｂＬが設定された目標特性器、４１は受聴者ａの右耳の位置に設置したマイク、４２は受聴者ａの左耳の位置に設置したマイク、４３は受聴者ｂの右耳の位置に設置したマイク、４４は受聴者ｂの左耳の位置に設置したマイク、１８１〜１８４は減算器である。
【００４３】
測定信号発生器３００から出力された測定信号は、目標特性器１５１〜１５４に入力され、図６に示す目標音源の伝達特性が与えられる。一方、測定信号は、適応フィルタ１０５〜１０９（図２と対応させるため同じ参照番号を付す。）に参照信号として入力され、適応フィルタ１０５〜１０９の出力がそれぞれスピーカ２０〜２４によって再生される。再生された音は、マイク４１〜４４で検出され、減算器１８１〜１８４へ入力される。減算器１８１〜１８４は、各マイク４１〜４４の出力信号から目標特性器１５１〜１５４の出力信号が減算する。減算器１８１〜１８４の出力である残差信号は、適応フィルタ１０５〜１０９へエラー信号として入力される。
【００４４】
適応フィルタ１０５〜１０９では、ＭＥＦＸ法（例えば、参考文献「Ｓ．　Ｊ．　Ｅｌｌｉｏｔｔ、　ｅｔ　ａｌ．、　”Ａ　ｍｕｌｔｉｐｌｅ　ｅｒｒｏｒ　ＬＭＳ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｔｏ　ｔｈｅ　ａｃｔｉｖｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ｓｏｕｎｄ　ａｎｄ　ｖｉｂｒａｔｉｏｎ”、　ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ．　Ａｃｏｕｓｔ．　ＡＳＳＰ−３５、　Ｎｏ．１０、　１４２３−１４３４　（１９８７）」）に基づいて、各エラー信号が最小となる（０に近づく）ように演算される。従って、適応フィルタ１０５〜１０９の係数Ｈ５〜Ｈ９が十分に収束することによって、受聴者ａおよびｂの各両耳の位置で、目標とする伝達特性ＧａＲ、ＧａＬ、ＧｂＲ、およびＧｂＬが実現される。以上のように、時間領域でフィルタ係数を求める場合、図５において説明した因果律を満たさなければ係数は求まらないので、図６および図７において説明したように目標音源位置を設定しなければならない。
【００４５】
以上のように、本発明では、スピーカ３０から受聴者ａおよびｂまでの伝達特性において、伝達経路の近いものから順次音波が到着するという本来の自然原理を考慮して（図５参照。）、図６に示すように、因果律を満たす目標音源３１および３２を設定する。これによって、２人の受聴者ａおよびｂの各両耳を制御点とした音像定位制御が可能となる。それゆえ、受聴者ａおよびｂは、実際には実在しない目標音源３１および３２があたかもその場所に実在するように感じる。つまり、ＦＲスピーカ２１がさらに右方向に拡大したように感じられる。
【００４６】
なお、以上においては、ＦＲ信号について説明したが、ＦＬ信号についても方向が左というだけで、目標音源の設定の仕方は同じである。従って、以上と同様の方法によって、ＦＬ信号についても、２人の受聴者ａおよびｂの各両耳を制御点とした音像定位制御が可能となる。
【００４７】
次に、ＣＴ信号について音像定位制御を行う場合について説明する。図９は、ＣＴ信号を受聴者ａおよびｂのそれぞれ正面に同時に音像定位する場合を示す図である。ここで、実際の目標特性を考える。図１０は、受聴者ａ（あるいはｂ）の正面に実際にスピーカ３０がある場合を示す図である。図１０から明らかなように、伝達特性ｇａＲ、ｇａＬ、ｇｂＲ、およびｇｂＬは全ておよそ等しく、その伝達時間Ｔもおよそ等しい。従って、受聴者の正面に目標音源を設定する場合、特別な因果律を考慮することは不要である。例えば、図８の目標特性器１５１〜１５４に全て等しい（あるいはほとんど等しい）伝達特性ｇａＲ、ｇａＬ、ｇｂＲ、およびｇｂＬを設定することによって、当該伝達特性を実現するためのフィルタ係数が求まる。これによって、受聴者ａおよびｂは、実際には実在しない目標音源３１および３２があたかもその場所に実在するように、すなわち、ＣＴスピーカ２０が各受聴者ａおよびｂの正面にあるように感じる。
【００４８】
次に、ＳＬ信号について音像定位制御を行う場合について説明する。図１１は、ＳＬスピーカ２４をさらに左に拡大するように音像定位制御を行う場合を示す図である。図１２は、目標音源３１および３２の位置付近にスピーカ３０を実際に設置した場合を示す図である。図１２において、ｇａＲ、ｇａＬ、ｇｂＲ、およびｇｂＬは、スピーカ３０から受聴者ａおよびｂの各両耳までの伝達特性を示している。また、Ｔ４’はスピーカ３０から受聴者ａの右耳への伝搬時間を、Ｔ３’はスピーカ３０から受聴者ａの左耳への伝搬時間を、Ｔ２’はスピーカ３０から受聴者ｂの右耳への伝搬時間を、Ｔ１’はスピーカ３０から受聴者ｂの左耳への伝搬時間を、それぞれ示している。図１２において、スピーカ３０から受聴者までの距離は、受聴者ａの方が受聴者ｂよりも遠いので、上記Ｔ１’〜Ｔ４’の間には、
Ｔ１’＜Ｔ２’＜Ｔ３’＜Ｔ４’　…（４）
の関係がある。また、もし、受聴者ａの左耳と受聴者ｂの右耳が接するほど隣り合っているとすると、
Ｔ１’＜Ｔ２’≦Ｔ３’＜Ｔ４’　…（５）
となる。つまり、この式（５）が物理的に許せる（自然界であり得る）時間関係を示している。
【００４９】
そこで、上記式（４）または（５）の関係を満足するために、図１３のように目標音源３１および３２を設定する。目標音源３１から受聴者ａの右耳までの伝達特性ＧａＲと、目標音源３２から受聴者ｂの右耳までの伝達特性ＧｂＲとの関係は、振幅周波数特性は同じ（つまり方向は同じ）でありながら、目標音源３１を時間ｔだけ遠ざけて設置している関係である。同様に、目標音源３１から受聴者ａの左耳までの伝達特性ＧａＬと、目標音源３２から受聴者ｂの左耳までの伝達特性ＧｂＬとの関係は、振幅周波数特性は同じ（つまり方向は同じ）でありながら、目標音源３１を時間ｔだけ遠ざけて設置している関係にある。このように目標特性を設定することで、因果律を満たすことができる。これによって、信号処理部２はＳＬ信号を制御することが可能となり、目標音源を実現するためのフィルタ係数も求めることができる。
【００５０】
なお、ＳＲ信号についても、ＳＬ信号と同様の方法で目標音源位置を設定することによって、２人の受聴者ａおよびｂの各両耳を制御点とした音像定位制御が可能となる。
【００５１】
以上によって、５つの全てのｃｈ信号（今回、ＷＦ信号については特に説明していないが、これは、低周波信号にはあまり方向感がなく、音像定位制御する必要性が他ｃｈ信号と比較して少ないからである。ただし、不可能なわけではなく、必要ならば同様の考え方で制御すればよい。）について、目標音源位置の設定方法と、それを用いた音像定位制御について説明した。図１４は、５つの信号全てを組み合わせた場合を示す図である。図１４においては、受聴者ａに対する目標音源３１ＦＲ、３１ＣＴ、３１ＦＬ、３１ＳＲ、および３１ＳＬは点線のスピーカで示している。また、受聴者ｂに対する目標音源３２ＦＲ、３２ＣＴ、３２ＦＬ、３２ＳＲ、および３２ＳＬは斜線の入ったスピーカで示している。
【００５２】
図１４には、受聴者ａの中心位置と実際の各スピーカ（ＣＴスピーカ２０、ＦＲスピーカ２１、ＦＬスピーカ２２、ＳＲスピーカ２３、およびＳＬスピーカ２４）とを結ぶ実線矢印が示されている。この実線矢印から明らかなように、受聴者ａと実在する各スピーカとの距離や角度などのバランス関係は、アンバランスなものとなっている。これに対して、受聴者ａの中心位置と各目標音源（目標音源３１ＦＲ、３１ＣＴ、３１ＦＬ、３１ＳＲ、および３１ＳＬ）とを結ぶ点線矢印が示されている。この点線矢印から明らかなように、本実施の形態のように音像定位制御を行うことによって、受聴者ａと各目標音源との距離や角度等のバランス関係は、良好なバランスに改善されている。なお、図１４からもわかるように、受聴者ｂについても受聴者ａと同様の改善効果がある。
【００５３】
なお、実施の形態１のように、目標音源の設定位置を実際のスピーカの設置位置よりも左右に拡大することによって、部屋が狭いなどの理由から実際のスピーカを角度を十分に開いて設置できない場合や、ＦＲスピーカ２１、ＦＬスピーカ２２およびＣＴスピーカ２０がテレビに組込まれている場合であっても、ユーザは音を広げて聞くことが可能となる。
【００５４】
なお、実施の形態１においては、ＣＴ信号については各受聴者ａおよびｂの正面に目標音源を設定したが、例えばテレビなどの画面がある場合には、その画面位置に目標音源を設置するようにしてもよい。
【００５５】
図１５は、受聴者ａおよびｂに共通の位置に目標音源を設置する方法を示す図である。例えば、テレビが受聴者ａ、ｂの前方中央に設置されているとすると、そこにスピーカ３０を設置する。この場合、スピーカ３０から受聴者ａの左耳までの伝達特性ｇａＬと受聴者ｂの右耳までの伝達特性ｇｂＲとはおよそ等しい。同様に、スピーカ３０から受聴者ａの右耳までの伝達特性ｇａＲと受聴者ｂの左耳までの伝達特性ｇｂＬとはおよそ等しい。従って、図９および図１０で説明したように、図１５に示す場合の伝達特性をそのまま図８の目標特性器１５１〜１５４に設定することによって、フィルタ係数を算出することができる。
【００５６】
以上より、ＣＴ信号の音像定位制御において、各受聴者ａおよびｂの正面に目標音源を設定する場合、あるいは、受聴者ａおよびｂに対称な位置（例えば前方中央位置）に目標音源を設定する場合は、ＦＲ信号等のように因果律を満足させる工夫は特に必要がない。つまり、２人の受聴者ａおよびｂに関して同方向かつ等距離に目標音源を設定することができる。
【００５７】
このように、実施の形態１によれば、２人の受聴者に対して同時に音像定位制御を行うことが可能となり、各受聴者において同様の音像定位効果が得られる。
【００５８】
（実施の形態２）
以下、実施の形態２に係る音像制御システムについて説明する。図１６は、実施の形態２においてＦＲ信号について音像定位制御を行う際の音像制御システムを示す図である。図１６に示す音像制御システムの構成は、ＳＬスピーカ２４を使用せずにＦＲ信号の音像定位制御を行う点以外は、図１に示す構成と同様である。実施の形態２では、ＦＲ信号（他のｃｈ信号についても同様）について目標音源３１および３２を実現するという目的は実施の形態１と同じであるが、使用しているスピーカの個数が異なっている。具体的には、実施の形態１では、４つの制御点を５つのスピーカ２０〜２４によって制御していたが、実施の形態２では、４つのスピーカ２０〜２３によって制御する。実施の形態２においては、制御点と制御スピーカとが同数なので、信号処理部２内の制御フィルタの特性は一意に求まる（方程式（ａ）の解が求まる）。
【００５９】
ここで、ＳＬスピーカ２４を使用しない理由は、ＳＬスピーカが、ＦＲ信号の目標音源とほぼ正反対の位置にあるためである。ＳＬスピーカ２４は目標音源３１および３２とは正反対の位置にあるので、ＳＬスピーカ２４から伝搬される音は、当然、目標音源３１および３２から伝搬される音とは逆方向から制御点に到達する。この場合、制御点では問題ないのだが、制御点を外れるほど、目標音源３１および３２から伝搬される音とＳＬスピーカ２４から伝搬される音との特性（特に位相）にずれが生じてくる（目標特性と波面が合わない）。従って、目標音源位置と反対方向にあるスピーカについては、使用しない（信号を入力しない）ことが好ましい場合がある。
【００６０】
なお、一般に、制御スピーカ数を削減すると、音像定位効果の劣化に繋がる可能性が高くなる。しかし、本音像制御システムは、目標音源３１および３２の位置と前後方向に関しては反対だが左右方向に関しては同じ方向に位置するＳＲスピーカ２３と、目標音源３１および３２の位置と左右方向に関しては反対だが前後方向に関しては同じ方向に位置するＦＬスピーカ２２とを有する。従って、ＦＲ信号を制御点と同数のスピーカを用いて音像定位制御する場合、目標音源３１および３２の位置と前後左右方向に関して正反対の位置にあるＳＬスピーカ２４以外のスピーカ２０〜２３を用いることによって、信号処理部２の制御フィルタ係数を算出することができる。そして、制御フィルタの数は実施の形態１よりも少ないにもかかわらず、定位効果は実施の形態１の場合と同程度に確保される（目標特性と比較的波面が合ったスピーカを使用しているため）。なお、目標特性の設定方法は、実施の形態１と同様なので省略する。
【００６１】
なお、以上はＦＲ信号についての説明であったが、ＦＬ信号についても同様にスピーカの数を減らすことができる。具体的には、ＦＬ信号について図１４に示す目標音源３１ＦＬおよび３２ＦＬを実現しようとする場合、ＳＲスピーカ２３を使用しない構成とすることができる。
【００６２】
次に、ＣＴ信号について音像定位制御を行う場合について説明する。図１７は、実施の形態２においてＣＴ信号について音像定位制御を行う際の音像制御システムを示す図である。実施の形態１（図９）と比較すると、実施の形態２においては、ＳＲスピーカ２３およびＳＬスピーカ２４を制御スピーカとして用いない構成である点で異なる。目標音源３１および３２と反対の位置にあるＳＲスピーカ２３およびＳＬスピーカ２４を用いていない理由は、上記ＦＲ信号の場合と同様である。
【００６３】
ここで、図１７の場合には、制御スピーカ（スピーカ２０〜２２）の個数が制御点より少ないので、信号処理部２の制御フィルタは特性が求まらない（方程式（ａ）の解がない）のではないかと思われる。しかし、目標音源３１および３２とおよそ同じ方向のスピーカ２０〜２２を用いている（比較的目標特性と波面が合ったスピーカを使用している）ので、スピーカ数が１つ少ないという理由で特性が求まらないということはない。特に、位相制御による定位効果は低周波（約２ｋＨｚ以下）であるほど効果が大きいので、信号の低域成分に限定して音像定位制御を行えば、スピーカ数が１つ少なくても十分に制御特性を求めることができる。具体的に説明すると、一般には、両耳での位相差がλ／４以内であれば、受聴者は同位相であると感じると考えられる。人の両耳間の距離を、１７ｃｍとして考えると、波長λが、λ／４＝０．１７、すなわち、λ＝０．６８となるような周波数であれば、受聴者の両耳間の中央付近（の１点（図１７に示す×印））を制御点とすることができる。つまり、ｆ＝ｖ／λ＝３４０／０．６８＝５００（Ｈｚ）（ｖは音速）以下の周波数である場合、制御点を１点とすることができる。この場合、２人の受聴者に関する制御点は２点であり、スピーカ数より少ないのでフィルタ係数の解を求めることができる。以上より、図１７に示す構成では、制御フィルタの数は実施の形態１よりも少ないにもかかわらず、定位効果は実施の形態１と同程度に確保される。なお、目標特性の設定方法は、実施の形態１と同様なので省略する。
【００６４】
次に、ＳＬ信号について音像定位制御を行う場合について説明する。図１８はＳＬ信号の制御方法を示している。図１８は、実施の形態２においてＳＬ信号について音像定位制御を行う際の音像制御システムを示す図である。実施の形態１（図１１）と比較すると、実施の形態２においては、ＦＲスピーカ２１を制御スピーカとして用いない構成である点で異なる。目標音源３１および３２とほぼ反対の位置にあるＦＲスピーカ２１を用いていない理由は、上記ＦＲ信号の場合と同様である。以上によって、図１８に示す構成では、制御フィルタの数は実施の形態１よりも少ないにもかかわらず、定位効果は実施の形態１と同程度に確保される。なお、目標特性の設定方法は、実施の形態１と同様なので省略する。
【００６５】
なお、以上はＳＬ信号についての説明であったが、ＳＲ信号についても同様にスピーカの数を減らすことができる。具体的には、ＳＲ信号について図１４に示す目標音源３１ＳＲおよび３２ＳＲを実現しようとする場合、ＦＬスピーカ２２を使用しない構成とすることができる。
【００６６】
以上のように、使用するスピーカの数を減らして各ｃｈ信号を組み合わせた場合、音像制御システムの全体構成は図１４と同じになるが、信号処理部２の内部構成は実施の形態１と異なる。具体的には、上述したように、ＣＴ信号では図２における制御フィルタ１０３および１０４の２個の制御フィルタが削減され、ＦＲ信号では図２における制御フィルタ１０９の１個の制御フィルタが削減される。これと同様に、ＦＬ信号では制御フィルタが１個削減される。さらに、ＳＲ信号およびＳＬ信号ではそれぞれ１個の制御フィルタが削減される。以上より、システム全体で６個の制御フィルタが削減されることとなり、信号処理部２の全体演算量を低減することができる、あるいは、演算量を同等にするため各制御フィルタタップ数を大きくできる、という利点がある。
【００６７】
なお、ＣＴ信号については、図１９に示すようにＦＲスピーカ２１およびＦＬスピーカ２２のみを使用する構成も考えられる。この場合は、制御フィルタ数をさらに１個削減することができる。
【００６８】
なお、実施の形態１および２においては、受聴者が２人である場合について説明してきたが、受聴者の人数はこれに限定するものではない。すなわち、受聴者が３人以上である場合も、上記と同様の考え方で制御を行えばよい。ただし、受聴者が３人以上である場合、実施の形態１の場合よりも制御点が増えるので、スピーカもその分多く使用する必要がある点に注意する。
【００６９】
また、スピーカシステムやリスニングルームについて何ら言及してこなかったが、本発明は、一般的なシステムや部屋は当然のこと、カーオーディオ等への応用についても同様に適用可能である。
【００７０】
（実施の形態３）
以下、実施の形態３に係る音像制御システムについて説明する。図２０は、実施の形態３に係る音像制御システムを示す図である。図２０において、１は音源であるＤＶＤプレーヤ、２は信号処理部、２０はＣＴスピーカ、２１はＦＲスピーカ、２２はＦＬスピーカ、２３はＳＲスピーカ、２４はＳＬスピーカ、３１は受聴者ａの目標音源、３２は受聴者ｂの目標音源、５００はディスプレイ、５０１は自動車である。図２０は、実施の形態１に係る音像制御システム（図１）を自動車に応用した構成である。実施の形態３においても、ＦＲ信号（他のｃｈ信号についても同様）について目標音源３１および３２を実現するという目的は実施の形態１と同じである。なお、図２０において、スピーカ２１および２２はそれぞれフロントドア（あるいはその近辺）に、ＣＴスピーカ２０はフロントコンソールの中央付近に、スピーカ２３および２４はリアトレイに、それぞれ設置されている。なお、実施の形態３では、音声信号の他、映像信号がＤＶＤプレーヤから出力される。映像信号は、ディスプレイ５００によって再生される。
【００７１】
自動車室内は、密閉された小空間であることや、ガラスなどの反射物があること等の理由で、定在波が発生しやすい、あるいは残響が強いといった、複雑な音響特性を有している。そのため、スピーカ数や信号処理プロセッサのコストパフォーマンス等が限られた条件下で、低域から高域までの全周波数帯域に対して複数（ここでは、４つ）の制御点について音像定位制御を行うことは、かなりの困難を伴う。
【００７２】
そこで、実施の形態３においては、信号を帯域分割し、比較的制御が容易な低い周波数帯域に対して音像定位制御を行う。分割するクロスオーバー周波数に関しては、例えば、位相特性が重要となる約２ｋＨｚ以下の周波数について音像定位制御を行うことが考えられる。制御困難な音響特性が２ｋＨｚ以下で存在する場合は、その周波数付近で分割してもよい。以下、実施の形態３に係る音像制御システムの動作を説明する。
【００７３】
図２１は、実施の形態３における信号処理部２の内部構成を示す図である。図２１に示す構成は、各入力信号（図２１では、ＣＴ信号およびＦＲ信号のみを示す。）を低域と高域とに分割する構成となっている。なお、図２との重複部分については説明を省略する。
【００７４】
図２１において、３１０および３１１はローパスフィルタ（以下ＬＰＦとする）、３２０および３２１はハイパスフィルタ（以下ＨＰＦとする）、３３０〜３３３は遅延器（図では“Ｄｅｌａｙ”と記す。）、３４０〜３４５はレベル調整器（図では、それぞれ、“Ｇ１”〜“Ｇ６”と記す。）である。入力されたＦＲ信号は、レベル調整器３４４および３４５によって適宜レベル調整され、ＬＰＦ３１１とＨＰＦ３２１とに入力される。ＬＰＦ３１１ではＦＲ信号の低域成分が抽出され、抽出された信号に対してフィルタ１０５〜１０９によって信号処理が行われる。このフィルタ１０５〜１０９の動作については、扱っている信号が低域成分という点以外は図２の場合と同様である。
【００７５】
一方、ＨＰＦ３２１では入力信号の高域成分が抽出され、抽出された信号は遅延器３３３で時間調整される。遅延器３３３は、フィルタ１０６で処理される低域成分の信号と時間を合わせることを主目的として、時間調整を行う。遅延器３３３の出力信号は、加算器２０６を経由したフィルタ１０６の出力信号と加算器２１０によって加算され、ＦＲスピーカ２１へ入力される（図２１では、単に「ＦＲ」と記す。以下、他の図面においても同様。）。以上のように、入力信号の低域成分はフィルタ１０５〜１０９によって目標音源３１および３２の位置に定位するように制御され、入力信号の高域成分は目標音源に近い方向にあるＦＲスピーカ２１によって再生される。これによって、複雑な音響特性を有する自動車室内においても、受聴者ａおよびｂには、それぞれ目標音源３１および３２からＦＲ信号が再生されているように聞こえるように制御することができる。
【００７６】
ここで、上記のように入力信号（ここでは、ＦＲ信号）を高域成分と低域成分とに分けて信号処理する場合、ＦＲスピーカ２１の設置場所によっては、ＦＲスピーカ２１から再生される高域成分の音に音像定位感が引っ張られて、ＦＲ信号全体の音像が目標音源３１および３２からずれた位置に聞こえる可能性がある。ここで、信号の高域成分は位相特性より振幅（音圧）特性の方が定位の知覚に有効であるので、他のスピーカとの振り分け再生によって音像定位のインテンシティ制御を行うことが可能である。以下、具体例を説明する。
【００７７】
図２２は、実施の形態３において、入力信号の高域成分についてインテンシティ制御を行う場合の信号処理部２の内部構成を示す図である。図２２に示す構成は、ＦＲ信号の高域成分をＦＲスピーカ２１とＳＲスピーカ２３とに振分け、レベル調整器３４５および３４６によってインテンシティ制御を行う構成である。
【００７８】
なお、ＦＬ信号についても左右が異なる点以外はＦＲ信号と同様である。すなわち、ＦＬ信号の高域成分は、ＦＬスピーカ２２のみから再生することも可能であるし、ＦＬスピーカ２２とＳＬスピーカ２４とのインテンシティ制御を行うことも可能である。
【００７９】
次に、ＣＴ信号について説明する。図２３は、実施の形態３においてＣＴ信号について音像定位制御を行う際の音像制御システムを示す図である。図２３においては、受聴者ａおよびｂのそれぞれ正面に目標音源３１および３２が設定されている。なお、音像制御システムの構成（信号処理部２の構成を含む。）は、図２０と同様である。
【００８０】
図２１において、ＬＰＦ３１０ではＣＴ信号の低域成分が抽出され、抽出された信号に対してフィルタ１００〜１０４によって信号処理が行われる。このフィルタ１００〜１０４の動作については、扱っている信号が低域成分という点以外は図２の場合と同様である。
【００８１】
一方、ＣＴ信号の高域成分はＨＰＦ３２０によって抽出される。抽出された信号は、レベル調整器３４１〜３４３によって、各受聴者ａおよびｂの正面に定位するようにインテンシティ制御すべく適宜レベル調整される。レベル調整された信号は、それぞれ遅延器３３０〜３３２によって時間調整され、フィルタ１００〜１０４の出力と加算器２００〜２０４によって加算され、ＣＴスピーカへ入力される。遅延器３３０〜３３２においては、例えば、受聴者ａおよびｂの耳元でフィルタ１００〜１０４からの低域成分と時間が合うように調整される。以上のように、ＣＴ信号の低域成分はフィルタ１００〜１０４によって音像定位制御され、ＣＴ信号の高域成分はインテンシティ制御される。その結果、ＣＴ信号があたかも図２３に示す目標音源３１〜３２の位置から再生されているような感覚を各受聴者ａおよびｂに与えることができる。
【００８２】
図２４は、実施の形態３においてＣＴ信号について音像定位制御を行う際の音像制御システムを示す図である。図２４においては、ＣＴ信号の目標音源３１（ここでは、目標音源３１は、受聴者ａおよびｂの双方に対する目標音源である。）をディスプレイ５００の位置に設定している点で図２３と異なっている。これは、音声再生のみならず映像再生を伴う場合に、目標音源位置をディスプレイ５００に設定することが有効である。なぜなら、映画の台詞や歌手の音声等は映像と一致した位置、すなわち、ディスプレイ５００の位置から聞こえるのが自然だからである。なお、図２４に示す目標音源３１の設定方法は、図１５の場合と同様の方法でよい。
【００８３】
図２４に示すように目標音源３１を設定する場合、信号処理部２は例えば図２２のように構成される。図２２において、ＣＴ信号の低域成分は、ＬＰＦ３１０で抽出され、抽出された信号は、フィルタ１００〜１０４によって信号処理が行われる。一方、ＣＴ信号の高域成分は、ＨＰＦ３２０で抽出され、抽出された信号は、遅延器３３０で時間調整される。さらに、時間調整された信号は、フィルタ１００の出力と加算器２００によって加算され、ＣＴスピーカ２０へ入力される。遅延器３３０は、例えば、受聴者ａおよびｂの耳元でフィルタ１００〜１０４からの低域成分と時間が合うように、時間調整する。なお、加算機２００において加算する音圧レベルは、レベル調整器３４０および３４１において調整すればよい。以上のように、ＣＴ信号の低域成分は、フィルタ１００〜１０４によって音像定位制御され、ＣＴ信号の高域成分は、ディスプレイ５００に近接したＣＴスピーカ２０から再生される。これによって、ＣＴ信号があたかも図２４のディスプレイ５００から再生されているような感覚を各受聴者ａおよびｂに対して与えることができる。
【００８４】
次に、ＳＬ信号について説明する。図２５は、実施の形態３においてＳＬ信号について音像定位制御を行う際の音像制御システムを示す図である。図２５においては、受聴者ａおよびｂのそれぞれ左側後方に目標音源３１および３２が設定されている。
【００８５】
図２６は、実施の形態３における信号処理部２の内部構成を示す図である。図２６において、ＳＬ信号の低域成分は、ＬＰＦ３１２で抽出された後、フィルタ１１０〜１１４によって信号処理される。一方、ＳＬ信号の高域成分はＨＰＦ３２２で抽出され、遅延器３３５および３３６で時間調整される。遅延器３３５および３３６は、例えば、受聴者ａおよびｂの耳元でフィルタ１１０〜１１４からの低域成分と時間が合うように、時間調整する。時間調整された信号は、レベル調整器３４８および３４９によって、図２５に示す目標音源３１および３２位置に音像が定位するようにインテンシティ制御すべく適宜レベル調整される。レベル調整された信号は、それぞれフィルタ１１２および１１４の出力と加算器２１２および２１３によって加算され、ＳＬスピーカ２４およびＦＬスピーカ２２へ入力される。以上のように、ＳＬ信号の低域成分はフィルタ１１０〜１１４によって音像定位制御され、ＳＬ信号の高域成分はインテンシティ制御される。これによって、ＳＬ信号があたかも図２５に示す目標音源３１および３２の位置から再生されているような感覚を各受聴者ａおよびｂに与えることができる。
【００８６】
なお、ＳＲ信号についても左右が異なる点以外はＳＬ信号と同様である。すなわち、ＳＲ信号の高域成分は、ＳＲスピーカ２３のみから再生することも可能であるし、ＳＲスピーカ２３とＦＲスピーカ２１とのインテンシティ制御を行うことも可能である。
【００８７】
なお、スピーカの位置が異なる場合についても、上記と同様の制御を行うことが可能である。図２７は、スピーカの位置が異なる場合において、ＳＬ信号について音像定位制御を行う際の音像制御システムを示す図である。図２７においては、ＳＲスピーカ２３およびＳＬスピーカ２４が、それぞれ自動車の右側リアドアおよび左側リアドアに設置されている。
【００８８】
図２７において、ＳＬ信号の目標音源３１および３２は、ＳＬスピーカ２４とほとんど同じ位置であるので、ＳＬ信号の高域成分はＳＬスピーカ２４から再生するようにしてもよい。また、ＳＬ信号の目標音源３１および３２がＳＬスピーカ２４とほとんど同じ位置であることから、ＳＬ信号全帯域について音像定位制御を行わず、ＳＬ信号の全帯域をＳＬスピーカ２４から再生するようにしてもよい。この場合、図２６に示す遅延器３３５は、他ｃｈ信号との時間調整に使用される。以上のように、目標音源位置がスピーカの位置とほとんど同じである場合には、フィルタ１１０〜１１４、ＬＰＦ３１２、およびＨＰＦ３２２を削減することができる。
【００８９】
以上のように、音像制御システムを自動車内に適用する場合において、各５ｃｈの信号それぞれの制御方法について説明を行った。従って、図１４で説明したように全ての信号を組み合わせれば、５ｃｈの信号それぞれについて同時に音像定位制御を行うことができる。
【００９０】
なお、実施の形態３においては、４つの制御点を、自動車の前部座席の受聴者の各両耳の位置として説明したが、制御点の位置はこれに限定するものではなく、後部座席の受聴者の位置を制御点としてもよい。
【００９１】
（実施の形態４）
以下、実施の形態４に係る音像制御システムについて説明する。実施の形態４に係る音像制御システムは、実施の形態３と同じく自動車への応用例であって、実施の形態２と同じく制御スピーカ数が制御点数と同数以下の場合について説明する。なお、ＦＲ信号、ＦＬ信号、ＳＲ信号およびＳＬ信号に関しては、制御スピーカの数を減らす方法については実施の形態２と同様であり、高域成分の処理については実施の形態３と同様である。一方、ＣＴ信号に関しては、制御スピーカの数を減らす方法は、実施の形態２と同様であってもよいし、以下に説明する方法であってもよい。
【００９２】
実施の形態４においては、ＣＴ信号の低域成分については、ＦＲスピーカ２１およびＦＬスピーカ２２の２個を用いて音像定位制御を行い、ＣＴ信号の高域成分については、ＣＴスピーカを使用する。つまり、ＣＴ信号の低域成分については波長が長いので、２つのスピーカ２１および２２で４つの制御点を制御する。そして、ＣＴ信号の高域成分については、３つのスピーカ２０〜２２でインテンシティ制御を行う。図２８は、実施の形態４においてＣＴ信号について音像定位制御を行う際の音像制御システムを示す図である。図２８から明らかなように、ＣＴ信号の制御については、ＳＲスピーカ２３およびＳＬスピーカ２４にはＣＴ信号が入力されない。また、図２９は、実施の形態４における信号処理部２の内部構成を示す図である。なお、図２９に示す信号処理部２の動作は、フィルタ数が少ない点以外は、図２１に示すＣＴ信号に関する動作と同様であるので、詳細な説明を省略する。
【００９３】
図２９において、ＣＴ信号の成分のうち、ＣＴスピーカ２０に入力されるのは、高域成分のみである。すなわち、ＣＴスピーカ２０は高域成分のみを再生することができればよいので、ＣＴスピーカを、ツイータ等の小型スピーカによって実現することが可能である。一般的に、（特に自動車内においては）ＣＴスピーカ２０を設置するスペースは大きくないことからＣＴスピーカ２０の設置が困難であることが多い。そこで、実施の形態４のように、ＣＴスピーカ２０を小型スピーカによって実現することによって上記問題を解決することができる。さらに、ＣＴスピーカ２０をディスプレイ５００に組込むことができれば、スペースメリットは非常に大きくなる。
【００９４】
なお、実施の形態４において、ＣＴ信号の目標音源位置を、ディスプレイ５００の位置に設定してもよい。図３０は、実施の形態３においてＣＴ信号の目標音源位置をディスプレイ５００の位置に設定した様子を示す図である。図３０に示すように、ＣＴ信号の目標音源３１（ここでは、目標音源３１は、受聴者ａおよびｂの双方に対する目標音源である。）は、ディスプレイ５００の位置である。このとき、信号処理部２の構成は、例えば、図３１のようになる。図３１は、図３０に示す目標音源位置を実現するための信号処理部２の内部構成を示す図である。図３１に示す構成は、ＣＴ信号の高域成分をＣＴスピーカ２０のみに入力する点以外は、図２９に示す構成と同様であるので、図３１に示す構成の詳細な説明は省略する。なお、ここでは、ＣＴスピーカは、ディスプレイ５００に組込まれているか、または、ディスプレイ５００近傍に設置されているものとする。
【００９５】
なお、実施の形態４においては、４つの制御点を、自動車の前部座席の受聴者の各両耳の位置として説明したが、制御点の位置はこれに限定するものではなく、後部座席の受聴者の位置を制御点としてもよい。
【００９６】
また、実施の形態４においては、音像制御システムを自動車内に適用した場合について説明したが、他の実施の形態としては、例えば家庭内のテレビとオーディオシステムとを用いて音像制御システムを適用するものが考えられる。具体的には、本実施の形態４のように、ＣＴスピーカ２０は高音再生用として用いることができる場合、ＣＴスピーカ２０をテレビの内蔵スピーカによって実現し、他のスピーカをオーディオ用スピーカによって実現することが可能となる。
【００９７】
（実施の形態５）
以下、実施の形態５に係る音像制御システムについて説明する。図３２は、実施の形態５に係る音像制御システムの概要を示す図である。実施の形態５は、自動車の後部座席の受聴者を考慮に入れた例である。すなわち、実施の形態５においては、図３２に示すように、受聴者が受聴者ａ〜ｄの４人である場合について説明する。
【００９８】
図３３は、実施の形態５における信号処理部２の構成を示す図である。図３３に示す信号処理部２は、前部座席に位置する２人の受聴者ａおよびｂに対しては音像定位制御を行い、後部座席に位置する２人の受聴者ｃおよびｄに対しては全チャンネルの信号をリアスピーカ２３および２４（上述のＳＲスピーカ２３およびＳＬスピーカ２４に対応するので、同じ参照番号を付す。）によって再生する。これによって、後部座席の受聴者への情報の劣化および欠落を防止するものである。また、ここでは、ＣＴ信号についてはディスプレイ５００の位置に定位させるものとする。ただし、ＣＴ信号の目標音源位置はこれに限定されるものではなく、これまで説明してきたように受聴者ａおよびｂの各正面に定位させるようにしてもよい。以下、信号処理部２の動作を具体的に説明する。
【００９９】
ＣＴ信号は、ＬＰＦ３１０によって低域成分が抽出され、抽出された信号に対して、フィルタ１００〜１０２によって音像定位制御のための信号処理が行われる。一方、ＨＰＦ３２０で抽出されたＣＴ信号の高域成分は、遅延器３３０によって適度な遅延が与えられ、加算器２００でフィルタ１００の出力と加算される。フィルタ１００〜１０２からの出力信号とＣＴ信号の高域成分とがスピーカ２０〜２２に入力され、再生される。これによって、ＣＴ信号の音をディスプレイ５００の位置に音像定位制御することができる。
【０１００】
なお、図３３においては、リアスピーカ２３および２４を使用しない構成となっているが、これに限定されるものではなく、使用してもよい。ただし、後部座席の音像あるいは音質等を考慮しなければならない。図３３の構成によれば、フィルタ１００〜１０２による音像定位制御の後部座席の影響を抑えることができるとともに、前部座席についても目標とする前方向のスピーカ２０〜２２のみを使用しているので、良好な音像定位効果を得ることができる。
【０１０１】
ＦＲ信号は、ＬＰＦ３１１によって低域成分が抽出され、フィルタ１０５〜１０８によって音像定位制御のための信号処理が行われる。一方、ＨＰＦ３２１で抽出されたＦＲ信号の高域成分は、遅延器３３１によって適度な遅延が与えられ、加算器２１０でフィルタ１０６の出力と加算される。そして、スピーカ２０〜２３によってフィルタ１０５〜１０８の出力と高域成分を再生することでＦＲ信号を音像定位制御できる。フィルタ１０５〜１０８からの出力信号とＦＲ信号の高域成分とがスピーカ２０〜２３に入力され、再生される。これによって、ＦＲ信号の音を音像定位制御することができる。
【０１０２】
なお、図３３においては、リアスピーカ（ＳＬスピーカ）２４を使用しない構成となっているが、これに限定されるものではなく、使用してもよい。また、図３３に示す構成は、ＦＲ信号の高域成分をＦＲスピーカ２１のみによって再生する構成であるが、これに限定されるものではなく、実施の形態３のように複数スピーカによるインテンシティ制御を行ってもよい。ただし、後部座席の音像あるいは音質等を考慮しなければならない。図３３の構成によれば、フィルタ１０５〜１０８による音像定位制御の後部座席の影響を抑えることができるとともに、前部座席についても良好な音像定位効果を得ることができる。
【０１０３】
ＦＬ信号については、ＦＲ信号と同様の処理が行われる。すなわち、ＬＰＦ３１２によってＦＬ信号の低域成分が抽出され、フィルタ１１５〜１１８によって音像定位制御のための信号処理が行われる。一方、ＨＰＦ３２２で抽出されたＦＬ信号の高域成分は、遅延器３３２によって適度な遅延が与えられ、加算器２１１でフィルタ１１７の出力と加算される。そして、スピーカ２０〜２２、２４によってフィルタ１１５〜１１８の出力と高域成分を再生することでＦＬ信号を音像定位制御できる。
【０１０４】
なお、図３３においては、リアスピーカ（ＳＲスピーカ）２３を使用しない構成となっているが、これに限定されるものではなく、使用してもよい。また、図３３に示す構成は、ＦＬ信号の高域成分をＦＬスピーカ２１のみによって再生する構成であるが、これに限定されるものではなく、実施の形態３のように複数スピーカによるインテンシティ制御を行ってもよい。ただし、後部座席の音像あるいは音質等を考慮しなければならない。図３３の構成によれば、フィルタ１１５〜１１８による音像定位制御の後部座席の影響を抑えることができるとともに、前部座席についても良好な音像定位効果を得ることができる。
【０１０５】
ＳＲ信号は、レベル調整器３４７によって適度にレベル調整された後、遅延器３３４で適度に遅延され、ＳＲスピーカ２３から再生される。すなわち、実施の形態５においては、ＳＲ信号についてはフィルタによる音像定位制御を行わない形態である。これは、前部座席の受聴者ａおよびｂに加えて後部座席の受聴者ｃおよびｄをも対象とする場合、ＳＲ信号についても前部座席用の音像定位制御を行うと、リアスピーカ２３および２４に近い受聴者ｃおよびｄは、これらリアスピーカ２３および２４の影響を強く受け、受聴者ｃおよびｄに対する音質等に悪影響が出る可能性が高いからである。なお、図２７に示すように、リアスピーカ２３および２４がリアドアに設置されている場合、目標音源位置と設置位置とが比較的近いので、音像定位制御を行わなくてもサラウンド効果を得やすい。従って、この場合は、ＳＲ信号についてフィルタによる音像定位制御を行う必要性は小さいといえる。なお、ＳＬ信号についても、上記ＳＲ信号と同様の理由によって、フィルタによる音像定位制御が行われない。以上で、図３２の前部座席の受聴者ａおよびｂに対する各ｃｈ信号の音像定位制御の説明を終了する。
【０１０６】
次に後部座席について説明する。前述の実施の形態１〜４のような前部座席のみを対象とした構成では、後部座席の受聴者に対する音像や音質については考慮されておらず、前部座席において最もよい効果が得られるように調整される。この場合、後部座席では、受聴者とスピーカの距離との関係から、リアスピーカ２３および２４からの音が大きく、フロントスピーカ（ＣＴスピーカ、ＦＲスピーカおよびＦＬスピーカ）２０〜２２の音が小さくなり、前からの音と後からの音のバランスが非常に悪くなる。従って、図３２のように後部座席での受聴者ｃおよびｄに対してもオーディオサービスを行うする場合、フロントスピーカおよびリアスピーカの再生音レベルのアンバランスを解決する必要がある。
【０１０７】
そこで、実施の形態５においては、上記アンバランスを解決する構成をとっている。さらに、その際に前部座席の受聴者ａおよびｂに対する音像定位効果に影響を与えないようにする。この両立を図るために、図３３では、前部座席については、前述したように後部座席の影響を抑えた音像定位制御を行う。一方、後座席については、音像定位制御を行わずにＣＴ信号、ＦＲ信号、およびＦＬ信号と、ＳＲ信号およびＳＬ信号とのアンバランスのみを改善する構成となっている。以下、図３３を具体的に説明する。
【０１０８】
ＣＴ信号は、レベル調整器３４８でレベル調整され、遅延器３３５で遅延を与えられた後、加算器２１４および２１５に加えられる。ＦＲ信号は、レベル調整器３４９でレベル調整され、遅延器３３６で遅延を与えられた後、加算器２１５に加えられる。ＦＬ信号は、レベル調整器３５０でレベル調整され、遅延器３３７で遅延を与えられた後、加算器２１４に加えられる。さらに、加算器２１４および２１５の出力信号は、それぞれ加算器２１２および２１３に加えられる。これによって、ＳＲ信号にＣＴ信号およびＦＲ信号が加えられた信号がリアスピーカ２４によって再生される。また、ＳＬ信号にＣＴ信号およびＦＬ信号が加えられた信号がリアスピーカ２３によって再生される。
【０１０９】
以上のように、実施の形態５においては、リアスピーカ２３および２４から、ＳＲ信号およびＳＬ信号に加えて、ＣＴ信号、ＦＲ信号およびＦＬ信号を再生する。これによって、後部座席の受聴者が感じる上記アンバランスの問題を改善できる。なお、前部座席用のレベル調整器３４０〜３４７と後部座席用のレベル調整器３４８〜３５０とによって全体のレベルバランスを調整することによって、前部座席と後部座席との相互の影響を抑えることができる。その結果、前部座席および後部座席の双方で良好な音質を得ることができる。
【０１１０】
（実施の形態６）
以下、実施の形態６に係る音像制御システムについて説明する。図３４は、実施の形態６に係る音像制御システムの概要を示す図である。実施の形態６に係る音像制御システムは、５．１ｃｈの音声信号に含まれるウーファー信号（ＷＦ信号）に関する制御を行うものである。ここで、図３４は、前部座席のみを制御する場合を示しており、このときの信号処理部２は例えば図３５のように構成される。
【０１１１】
図３５は、実施の形態６における信号処理部２の構成を示す図である。なお、前部座席の受聴者に対する制御については、ＷＦ信号以外は図３３と同じである。ＷＦ信号は、前部座席のみに調整すればよく、ＷＦ信号の再生される周波数帯域が超低域（例えば約１００Ｈｚ以下）であることから受聴者ａおよびｂにおいておよそ同音圧と考えられる。以上より、図３５では、ＷＦ信号についてはレベル調整および遅延調整が施されてＷＦスピーカ２５によって再生する構成となっている。
【０１１２】
なお、前部座席の受聴者に対してのみ制御を行う場合であれば図３５の構成でも問題ないのだが、後部座席の受聴者も制御対象とする場合（図３６参照）には、ＷＦ信号の再生レベルが前部座席の受聴者用に設定されるので、後部座席では過大な再生レベルとなってしまう。これを解決するために、以下に示すような方法を採用してもよい。以下、後部座席の受聴者を考慮した実施の形態６に係る音像制御システムについて説明する。
【０１１３】
図３６は、後部座席にも受聴者がいる場合における実施の形態６に係る音像制御システムの概要を示す図である。図３６に示すように、ＣＴスピーカ２０を除くスピーカ２１〜２５を用いて、４つの制御点α、β、γおよびθにおいて、ＷＦ信号再生レベルがおよそ同音圧となるように制御される。なお、ここではＣＴスピーカ２０を制御用に使用していないが、もちろん使用してもよい。ただし、ＣＴスピーカ２０は、通常、超低周波の再生が難しいので、使用する可能性は低いと考えられる。また、受聴者の各両耳でなく近傍１点としているのは、対象とする周波数の波長が低周波であることから、十分であると考えられるからである。
【０１１４】
図３７は、実施の形態６において適応フィルタを用いてフィルタ係数を算出する方法を示す図である。図３７において、目標特性器１５５〜１５８には制御点α、β、γおよびθ（つまりマイク４１〜４４）での目標特性が設定されている。ここでは、ＷＦスピーカ２５から制御点αまでの伝達特性をＰ１、制御点βまでの伝達特性をＰ２、制御点γまでの伝達特性をＰ３、制御点θまでの伝達特性をＰ４とする。また、目標特性器１５５にはＰ１が、目標特性器１５６にはＰ２が、目標特性器１５７にはＰ３’が、目標特性器１５７にはＰ４’が、それぞれ設定されている。ここで、Ｐ３’は、Ｐ１やＰ２とレベルがおよそ等しくなるように調整されたＰ３の特性であり、時間特性はＰ３とおよそ等しい。また、Ｐ４’は、Ｐ１やＰ２とレベルがおよそ等しくなるように調整されたＰ４の特性であり、時間特性はＰ４とおよそ等しい。
【０１１５】
図３７において、スピーカ２１〜２５から再生される音は、目標特性器１５５〜１５８の目標特性とマイク４１〜４４位置において等しくなるよう、適応フィルタ１２０〜１２４によって制御される。そして、減算器１８５〜１８８からのエラー信号が最小となるフィルタ係数が決定される。このようにして求めたフィルタ係数を、図３８のフィルタ１２０〜１２４に設定する。なお、目標特性器１５７および１５８のレベルを調整することで目標特性器１５５および１５６のレベルを合わせるようにしてもよいし、逆に目標特性器１５７および１５８のレベルを調整してもよい。
【０１１６】
図３８は、後部座席の受聴者を考慮した場合における信号処理部２の構成を示す図である。図３８に示すように、ＷＦ信号は、遅延器３５１によって適度に遅延された後、フィルタ１２０〜１２４によって信号処理され、ＣＴスピーカ２０を除く各スピーカへ入力され、再生される。これによって、受聴者ａ〜ｄは同レベルのＷＦ信号の再生音を聴くことができる。なお、以上においては、受聴者ａ〜ｄへのＷＦ信号の再生レベルを同程度にする場合について説明をしたが、これに限定するものではなく、当該再生レベルは、所望の目標特性を設定することによって自由に変更可能である。また、４つの制御点を５つのスピーカで制御する構成について説明したが、例えばＷＦスピーカ２５がない場合にはその他の４つのスピーカ２１〜２４で制御する構成としてもよい。
【０１１７】
図３９は、ＷＦ信号に対する制御点を２点とした場合における実施の形態６に係る音像制御システムの概要を示す図である。図３９のように、ＷＦ信号の制御については、対象としている周波数が低いことから、受聴者ａおよびｂの中間付近の制御点αと、受聴者ｃおよびｄの中間付近の制御点βとの２点を、３つのスピーカ（ＳＲスピーカ、ＳＬスピーカおよびＷＦスピーカ）２３〜２５で（あるいは、ＦＲスピーカ２１、ＦＬスピーカ２２およびＷＦスピーカ２５の３つのスピーカで）制御する構成としてもよい。また、この場合の信号処理部２の構成の一例を図４０に示す。なお、制御点が２つであるので、制御スピーカにはＳＲスピーカ２３とＳＬスピーカ２４とを用いる構成でもよい。これによって、ＷＦスピーカ２５を削減できる。
【０１１８】
なお、以上においては、ＷＦ信号の目標特性器には、ＷＦスピーカ２５から各制御点までの伝達特性（上述のＰ１〜Ｐ６）を用いたが、Ｐ１〜Ｐ６の時間とレベルとの関係を踏襲できるのであれば、例えばＢＰＦなどの任意の周波数特性を持つものを用いてもよい。この場合、レベル調整器と遅延器とＢＰＦとによって目標特性器１５５〜１５８を構成することができる。
【０１１９】
以上のように、前後部座席に受聴者ａ〜ｄがいる場合でもＷＦ信号再生レベルを各受聴者に最適に調整することができる。
【０１２０】
なお、実施の形態６においては自動車室内での制御方法について説明してきたが、これに限定するものではなく、家庭のリスニングルームなど一般的な部屋あるいはオーディオシステムに実施の形態６に係る音像制御システムを適用してもよい。
【０１２１】
（実施の形態７）
以下、実施の形態７に係る音像制御システムについて説明する。上述の実施の形態１〜６では、マルチｃｈ信号について説明してきたが、実施の形態７では２ｃｈ信号の音像定位制御について説明する。図４１は、実施の形態７に係る音像制御システムの構成を示す図である。図４１に示すように、音像制御システムは、音源をＤＶＤプレーヤ１からＣＤプレーヤ４に変更されている点、およびマルチｃｈ化回路３を備える点において、実施の形態１等と異なっている。なお、実施の形態７においては、ＷＦスピーカ２５を備える構成とする。その他の点については、上述の実施の形態１等と同様である。
【０１２２】
ＣＤプレーヤ４から出力される２ｃｈ信号（ＦＬ信号およびＦＲ信号）は、マルチｃｈ化回路３によって５．１ｃｈに変換される。図４２は、マルチｃｈ化回路３の構成の一例を示す図である。入力されたＦＲ信号およびＦＬ信号は、そのまま信号処理部２のＦＬ信号、ＦＲ信号となる。また、以下の方法で５．１ｃｈ信号におけるＣＴ、ＳＬ、ＳＲ信号となる。
【０１２３】
図４１において、ＦＬ信号およびＦＲ信号は加算器２４０で加算され、これによってＣＴ信号が生成される。通常、センター定位させる信号は、ボーカルのようにＦＬ信号とＦＲ信号とにおいて同位相で含まれているので、加算すると同位相成分がレベル強調される。また、生成したＣＴ信号をバンドパスフィルタ（以下ＢＰＦ）２６０でＷＦ信号帯域に制限することによって、ＷＦ信号が生成される。この処理は、センター定位させる信号と同様、低域成分は、通常、ＦＬ信号およびＦＲ信号において同位相で含まれていることによる。
【０１２４】
一方、減算器２５０ではＦＬ信号からＦＲ信号を減算することによって、ＦＬ信号とＦＲ信号との差成分を抽出する。これはつまり、ＦＬ信号およびＦＲ信号それぞれ独自に含まれる成分だけが抽出されることに相当する。換言すれば、センター定位する同位相成分が低減されるということである。これによってＳＬ信号が生成される。同様に、減算器２５１ではＦＲ信号からＦＬ信号を減算することで、ＳＲ信号が生成される。そして、生成されたＳＬ信号およびＳＲ信号に対してそれぞれ遅延器２７０および２７１で適度な遅延を与えることによって、サラウンド感を強調させる。遅延器２７０および２７１では、例えば、ＦＬ信号、ＦＲ信号、ＣＴ信号に比べて比較的長く、かつＳＬ信号とＳＲ信号とで異なる遅延時間を設定する。その他、反射音を模擬させるような設定でもよい。以上のように、実施の形態７においては、２ｃｈ信号から５．１ｃｈ信号が生成されることになるが、図４２に示す方法に特定されるわけではなく、いわゆるドルビープロロジックのような一般に知られている手法を使用してもよい。
【０１２５】
このように生成された５．１ｃｈ信号は、信号処理部２で実施の形態１〜６と同様に音像定位制御される。図４３は、実施の形態７における信号処理部２の構成の一例を示す図である。図４３に示す信号処理部２の動作は、図２１や図３５等において説明した動作と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【０１２６】
以上より、元々２ｃｈ信号の音源を５．１ｃｈ化して臨場感を向上させ、しかも音像定位制御することができる。特に、従来２ｃｈ再生では不可能であった受聴者ａ、ｂの各正面にＣＴ信号を定位させることができる。この構成を用いれば、従来にない２ｃｈ音源の新たなオーディオサービスが可能である。
【０１２７】
（実施の形態８）
以下、実施の形態８に係る音像制御システムについて説明する。実施の形態８においては、目標特性の設定方法が他の実施の形態と異なっている。図４４は、図４と同じ目標特性を示す図である。フィルタ信号処理による音像定位制御を信号の低域成分に対して行う場合、図４４（ｃ）および（ｄ）の点線で示すように、およそ一定レベルの平坦な特性に近似することができる。実施の形態８においては、時間Ｔ１およびＴ２ならびにレベルを、図４５に示すディレイ特性で近似したものを、図８に示す目標特性器１５１〜１５４に目標特性として設定する。ここで、図４５では低域以外も平坦な特性としているが、対象としている周波数範囲に限定するＬＰＦ特性を掛け合わせてもよい。また、平坦な特性ではなく、図４４（ｃ）の一点鎖線で示すように、より目標特性に近い簡単な近似特性にしてもよい。
【０１２８】
図４６は、図４５に示す目標特性を設定した場合における制御効果を示す図である。図４６は、ＣＴ信号をディスプレイ位置に定位させる場合の例である。ここで、図４６（ａ）および（ｂ）は、運転席での振幅周波数特性を示す。図４６（ｃ）および（ｄ）は、助手席での振幅周波数特性を示す。図４６（ｅ）は、助手席の両耳での位相差特性を示す。図４６（ｆ）は運転席の両耳での位相差特性を示す。なお、図４６において、点線は制御ＯＦＦの場合を示し、実線は制御ＯＮの場合を示す。
【０１２９】
図４６に示すように、運転席および助手席共に振幅周波数特性は平坦化されていることがわかる。このように、振幅特性における特異な山谷が防止されることによって、音質改善される。また、位相特性も直線に近い特性に改善されていることがわかる。特に、図４６（ｆ）では、２００〜３００Ｈｚにおいて逆位相となっている部分が改善されており、逆位相感や不定位感が改善される。なお、高い周波数になるほど位相特性が変化しているのは、目標特性が受聴者ａおよびｂの左右耳で異なるからである。受聴者ａ（運転席）では左耳を基準にして図４６（ｆ）を測定しており、受聴者ｂ（助手席）では右耳を基準にして図４６（ｅ）を測定しているため位相が変化している。以上のように、目標特性を単純な遅延やレベル調整などに置き換えることにより、音像定位効果と共に音質改善効果も得ることができる。
【０１３０】
なお、以上においては、実際の伝達特性に近似した目標特性を設定する場合について説明したが、位相特性（時間特性）を近似した上で振幅周波数特性をある程度任意に設定することは可能である。これによって、音像制御を行いながら、同時に、メリハリ感や重量感を出すなどの音質調整を行うことが可能となる。
【０１３１】
以上のように、本発明に係る音像制御システムによれば、２人の受聴者の各両耳元近傍４点を同時に音像制御することができる。さらに、スピーカを、目標音源位置と前後左右あるいは前後に対称な方向に設置しないことによって、音像制御効果に影響を与えずに回路構成、演算量などを削減することができる。
【０１３２】
また、入力信号を低域成分と高域成分とに周波数分割し、低域成分については制御点で目標特性と等しくなるように音像定位制御を行い、高域成分については音像定位制御を行わない構成とすることによって、信号処理に必要な演算量を削減することができる。
【０１３３】
また、ウーファー信号について、複数のスピーカを用いて複数の制御点でおよそ同音圧となるように信号処理することによって、ウーファー信号の再生レベルを複数点において均一化することができる。また、目標音源から制御点までの目標特性を遅延およびレベルに関して近似することによって、音質を改善するとともに、任意の特性を与えることができる。
【０１３４】
また、信号処理部が、自動車室内の前２座席を音像制御すると共に、後部座席ではリアスピーカによって音像制御することなしに、音源からの全ての入力信号を再生することで、前２座席は音像制御効果を維持したままで、後部座席における各ｃｈ信号レベルのバランスを改善でき、明瞭度などが向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る音像制御システムを示す図である。
【図２】図１に示す信号処理部２の内部構成を示すブロック図である。
【図３】受聴者ａおよびｂに対して目標音源３１および３２からの伝達特性を同じ特性で与えた場合を示す図である。
【図４】（ａ）本発明の実施の形態１における伝達特性ＧＲの時間特性（インパルス応答）を示す図である。
（ｂ）本発明の実施の形態１における伝達特性ＧＬの時間特性（インパルス応答）を示す図である。
（ｃ）本発明の実施の形態１における伝達特性ＧＲの振幅周波数特性（伝達関数）を示す図である。
（ｄ）本発明の実施の形態１における伝達特性ＧＬの振幅周波数特性（伝達関数）を示す図である。
【図５】目標音源３１および３２の位置近傍にスピーカ３０を実際に設置した場合を示す図である。
【図６】本発明における目標音源の設定方法を示す図である。
【図７】各目標音源３１および３２から受聴者ａおよびｂの中心位置までの伝達経路を示す図である。
【図８】実施の形態１において適応フィルタを用いてフィルタ係数を算出する方法を示す図である。
【図９】ＣＴ信号を受聴者ａおよびｂのそれぞれ正面に同時に音像定位する場合を示す図である。
【図１０】受聴者ａ（あるいはｂ）の正面に実際にスピーカ３０がある場合を示す図である。
【図１１】ＳＬスピーカ２４をさらに左に拡大するように音像定位制御を行う場合を示す図である。
【図１２】目標音源３１および３２の位置付近にスピーカ３０を実際に設置した場合を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態１における因果律を考慮した目標特性設定方法を示す図である。
【図１４】５つの信号全てを組み合わせた場合を示す図である。
【図１５】受聴者ａおよびｂに共通の位置に目標音源を設置する方法を示す図である。
【図１６】実施の形態２においてＦＲ信号について音像定位制御を行う際の音像制御システムを示す図である。
【図１７】実施の形態２においてＣＴ信号について音像定位制御を行う際の音像制御システムを示す図である。
【図１８】実施の形態２においてＳＬ信号について音像定位制御を行う際の音像制御システムを示す図である。
【図１９】本発明の実施の形態２におけるＣＴ信号を例とした音像制御システムの全体構成を示す図である。
【図２０】実施の形態３に係る音像制御システムを示す図である。
【図２１】実施の形態３における信号処理部２の内部構成を示す図である。
【図２２】実施の形態３において、入力信号の高域成分についてインテンシティ制御を行う場合の信号処理部２の内部構成を示す図である。
【図２３】実施の形態３においてＣＴ信号について音像定位制御を行う際の音像制御システムを示す図である。
【図２４】実施の形態３においてＣＴ信号について音像定位制御を行う際の音像制御システムを示す図である。
【図２５】実施の形態３においてＳＬ信号について音像定位制御を行う際の音像制御システムを示す図である。
【図２６】実施の形態３における信号処理部２の内部構成を示す図である。
【図２７】スピーカの位置が異なる場合において、ＳＬ信号について音像定位制御を行う際の音像制御システムを示す図である。
【図２８】実施の形態４においてＣＴ信号について音像定位制御を行う際の音像制御システムを示す図である。
【図２９】実施の形態４における信号処理部２の内部構成を示す図である。
【図３０】実施の形態３においてＣＴ信号の目標音源位置をディスプレイ５００の位置に設定した様子を示す図である。
【図３１】図３０に示す目標音源位置を実現するための信号処理部２の内部構成を示す図である。
【図３２】実施の形態５に係る音像制御システムの概要を示す図である。
【図３３】実施の形態５における信号処理部２の構成を示す図である。
【図３４】実施の形態６に係る音像制御システムの概要を示す図である。
【図３５】実施の形態６における信号処理部２の構成を示す図である。
【図３６】後部座席にも受聴者がいる場合における実施の形態６に係る音像制御システムの概要を示す図である。
【図３７】実施の形態６において適応フィルタを用いてフィルタ係数を算出する方法を示す図である。
【図３８】後部座席の受聴者を考慮した場合における信号処理部２の構成を示す図である。
【図３９】ＷＦ信号に対する制御点を２点とした場合における実施の形態６に係る音像制御システムの概要を示す図である。
【図４０】本発明の実施の形態６における信号処理部２の他の構成を示す図である。
【図４１】実施の形態７に係る音像制御システムの構成を示す図である。
【図４２】マルチｃｈ化回路３の構成の一例を示す図である。
【図４３】実施の形態７における信号処理部２の構成の一例を示す図である。
【図４４】（ａ）本発明の実施の形態８における伝達特性ＧＲの時間特性（インパルス応答）を示す図である。
（ｂ）本発明の実施の形態８における伝達特性ＧＬの時間特性（インパルス応答）を示す図である。
（ｃ）本発明の実施の形態８における伝達特性ＧＲの振幅周波数特性（伝達関数）を示す図である。
（ｄ）本発明の実施の形態８における伝達特性ＧＬの振幅周波数特性（伝達関数）を示す図である。
【図４５】（ａ）本発明の実施の形態８における伝達特性ＧＲの時間特性（インパルス応答）を示す図である。
（ｂ）本発明の実施の形態８における伝達特性ＧＬの時間特性（インパルス応答）を示す図である。
（ｃ）本発明の実施の形態８における伝達特性ＧＲの振幅周波数特性（伝達関数）を示す図である。
（ｄ）本発明の実施の形態８における伝達特性ＧＬの振幅周波数特性（伝達関数）を示す図である。
【図４６】（ａ）本発明の実施の形態８における運転席左耳における音像制御効果（振幅特性）を示す図である。
（ｂ）本発明の実施の形態８における運転席右耳における音像制御効果（振幅特性）を示す図である。
（ｃ）本発明の実施の形態８における助手席左耳における音像制御効果（振幅特性）を示す図である。
（ｄ）本発明の実施の形態８における助手席右耳における音像制御効果（振幅特性）を示す図である。
（ｅ）本発明の実施の形態８における助手席における音像制御効果（左右耳間位相差特性）を示す図である。
（ｆ）本発明の実施の形態８における運転席における音像制御効果（左右耳間位相差特性）を示す図である。
【図４７】従来の音像制御システムの全体構成を示す図である。
【符号の説明】
１　ＤＶＤプレーヤ
２　信号処理部
３　マルチｃｈ化回路
２０　ＣＴスピーカ
２１　ＦＲスピーカ
２２　ＦＬスピーカ
２３　ＳＲスピーカ
２４　ＳＬスピーカ
２５　ＷＦスピーカ
３１，３２　目標音源
５００　ディスプレイ
５０１　自動車
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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