(57)【要約】【課題】  音像定位のための演算量を従来に比して格段に低減する。【解決手段】  任意の音源位置からリスナの左耳及び右耳までの各経路のインパルス応答をオーディオ信号に畳み込んで左チャンネル及び右チャンネルの定位用オーディオ信号を生成することにより、当該定位用オーディオ信号を再生してなる音像を音源位置に定位させる音像定位装置において、リスナ後方の音源位置に定位させるオーディオ信号について、ダウンサンプリングを行った後にインパルス応答を畳み込むようにしたことにより、インパルス応答の畳み込みを行う信号処理手段の演算量を音像の定位感を損なうことなく低減することができる。。【選択図】        図１
2005347872.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
任意の音源位置からリスナの左耳及び右耳までの各経路のインパルス応答をオーディオ信号に畳み込んで左チャンネル及び右チャンネルの定位用オーディオ信号を生成することにより、当該定位用オーディオ信号を再生してなる音像を上記音源位置に定位させる音像定位装置において、
リスナ後方の音源位置に定位させる上記オーディオ信号に対してダウンサンプリングを行うサンプリングレート変換手段と、
上記サンプリングレート変換手段によってダウンサンプリングされた上記オーディオ信号に対し、上記リスナ後方の音源位置からリスナの左耳及び右耳までの各経路のインパルス応答を畳み込んで上記定位用オーディオ信号を生成する信号処理手段と
を具えることを特徴とする音像定位装置。
【請求項２】
任意の音源位置からリスナの左耳及び右耳までの各経路のインパルス応答をオーディオ信号に畳み込んで左チャンネル及び右チャンネルの定位用オーディオ信号を生成することにより、当該定位用オーディオ信号を再生してなる音像を上記音源位置に定位させる音像定位装置において、
入力オーディオ信号から、リスナ後方の音源位置に定位させる後方オーディオ信号を生成する後方オーディオ信号生成手段と、
上記後方オーディオ信号に対してダウンサンプリングを行うサンプリングレート変換手段と、
上記サンプリングレート変換手段によってダウンサンプリングされた上記後方オーディオ信号に対し、上記リスナ後方の音源位置からリスナの左耳及び右耳までの各経路のインパルス応答を畳み込んで上記定位用オーディオ信号を生成する信号処理手段と
を具えることを特徴とする音像定位装置。
【請求項３】
上記後方オーディオ信号生成手段は、複数の上記入力オーディオ信号から、リスナ後方のそれぞれ異なる音源位置に定位させる複数の上記後方オーディオ信号を生成し、
上記信号処理手段は、ダウンサンプリング後の複数の上記後方オーディオ信号それぞれに対して対応する上記インパルス応答を畳み込んで上記定位用オーディオ信号を生成する
ことを特徴とする請求項２に記載の音像定位装置。
【請求項４】
上記信号処理手段は、リスナ後方の第１の音源位置からリスナの左耳及び右耳までの各経路のインパルス応答をダウンサンプリング後の上記後方オーディオ信号に対して畳み込むことにより、当該第１の音源位置に音像が定位する第１の定位用オーディオ信号を生成するとともに、当該第１の定位用オーディオ信号を反転させることにより、リスナ頭部の正中面を介して当該第１の音源位置の対照位置にある第２の音源位置に音像が定位する第２の定位用オーディオ信号を生成する
ことを特徴とする請求項２に記載の音像定位装置。
【請求項５】
任意の音源位置からリスナの左耳及び右耳までの各経路のインパルス応答をオーディオ信号に畳み込んで左チャンネル及び右チャンネルの定位用オーディオ信号を生成することにより、当該定位用オーディオ信号を再生してなる音像を上記音源位置に定位させる音像定位方法において、
リスナ後方の音源位置に定位させる上記オーディオ信号に対してダウンサンプリングを行うサンプリングレート変換ステップと、
上記サンプリングレート変換ステップによってダウンサンプリングされた上記オーディオ信号に対し、上記リスナ後方の音源位置からリスナの左耳及び右耳までの各経路のインパルス応答を畳み込んで上記定位用オーディオ信号を生成する定位用オーディオ信号生成ステップと
を具えることを特徴とする音像定位方法。
【請求項６】
任意の音源位置からリスナの左耳及び右耳までの各経路のインパルス応答をオーディオ信号に畳み込んで左チャンネル及び右チャンネルの定位用オーディオ信号を生成することにより、当該定位用オーディオ信号を再生してなる音像を上記音源位置に定位させる音像定位方法において、
入力オーディオ信号から、リスナ後方の音源位置に定位させる後方オーディオ信号を生成する後方オーディオ信号生成ステップと、
上記後方オーディオ信号に対してダウンサンプリングを行うサンプリングレート変換ステップと、
上記サンプリングレート変換ステップによってダウンサンプリングされた上記後方オーディオ信号に対し、上記リスナ後方の音源位置からリスナの左耳及び右耳までの各経路のインパルス応答を畳み込んで上記定位用オーディオ信号を生成する定位用オーディオ信号生成ステップと
を具えることを特徴とする音像定位方法。
【請求項７】
上記後方オーディオ信号生成ステップは、複数の上記入力オーディオ信号から、リスナ後方のそれぞれ異なる音源位置に定位させる複数の上記後方オーディオ信号を生成し、
上記定位用オーディオ信号生成ステップは、ダウンサンプリング後の複数の上記後方オーディオ信号それぞれに対して対応する上記インパルス応答を畳み込んで上記定位用オーディオ信号を生成する
ことを特徴とする請求項６に記載の音像定位方法。
【請求項８】
定位用オーディオ信号生成ステップは、リスナ後方の第１の音源位置からリスナの左耳及び右耳までの各経路のインパルス応答をダウンサンプリング後の上記後方オーディオ信号に対して畳み込むことにより、当該第１の音源位置に音像が定位する第１の定位用オーディオ信号を生成するとともに、当該第１の定位用オーディオ信号を反転させることにより、リスナ頭部の正中面を介して当該第１の音源位置の対照位置にある第２の音源位置に音像が定位する第２の定位用オーディオ信号を生成する
ことを特徴とする請求項６に記載の音像定位方法。
【請求項９】
任意の音源位置からリスナの左耳及び右耳までの各経路のインパルス応答をオーディオ信号に畳み込んで左チャンネル及び右チャンネルの定位用オーディオ信号を生成することにより、当該定位用オーディオ信号を再生してなる音像を上記音源位置に定位させる音像定位プログラムにおいて、
リスナ後方の音源位置に定位させる上記オーディオ信号に対してダウンサンプリングを行うサンプリングレート変換ステップと、
上記サンプリングレート変換ステップによってダウンサンプリングされた上記オーディオ信号に対し、上記リスナ後方の音源位置からリスナの左耳及び右耳までの各経路のインパルス応答を畳み込んで上記定位用オーディオ信号を生成する定位用オーディオ信号生成ステップと
を具えることを特徴とする音像定位プログラム。
【請求項１０】
任意の音源位置からリスナの左耳及び右耳までの各経路のインパルス応答をオーディオ信号に畳み込んで左チャンネル及び右チャンネルの定位用オーディオ信号を生成することにより、当該定位用オーディオ信号を再生してなる音像を上記音源位置に定位させる音像定位方法において、
入力オーディオ信号から、リスナ後方の音源位置に定位させる後方オーディオ信号を生成する後方オーディオ信号生成ステップと、
上記後方オーディオ信号に対してダウンサンプリングを行うサンプリングレート変換ステップと、
上記サンプリングレート変換ステップによってダウンサンプリングされた上記後方オーディオ信号に対し、上記リスナ後方の音源位置からリスナの左耳及び右耳までの各経路のインパルス応答を畳み込んで上記定位用オーディオ信号を生成する定位用オーディオ信号生成ステップと
を具えることを特徴とする音像定位プログラム。
【請求項１１】
上記後方オーディオ信号生成ステップは、複数の上記入力オーディオ信号から、リスナ後方のそれぞれ異なる音源位置に定位させる複数の上記後方オーディオ信号を生成し、
上記定位用オーディオ信号生成ステップは、ダウンサンプリング後の複数の上記後方オーディオ信号それぞれに対して対応する上記インパルス応答を畳み込んで上記定位用オーディオ信号を生成する
ことを特徴とする請求項１０に記載の音像定位プログラム。
【請求項１２】
定位用オーディオ信号生成ステップは、リスナ後方の第１の音源位置からリスナの左耳及び右耳までの各経路のインパルス応答をダウンサンプリング後の上記後方オーディオ信号に対して畳み込むことにより、当該第１の音源位置に音像が定位する第１の定位用オーディオ信号を生成するとともに、当該第１の定位用オーディオ信号を反転させることにより、リスナ頭部の正中面を介して当該第１の音源位置の対照位置にある第２の音源位置に音像が定位する第２の定位用オーディオ信号を生成する
ことを特徴とする請求項１０に記載の音像定位プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は音像定位装置に関し、例えばヘッドホンで再生される音像を任意の位置に定位させる場合に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、映画等の映像に伴う音声として多チャンネルオーディオ信号が数多く用いられている。かかる多チャンネルオーディオ信号は、スクリーン等の映像表示面の両側及びセンターに配置されたスピーカと、リスナの後方あるいは両横に置かれたスピーカ等とによって再生されることを想定して記録されており、このような所定位置に配置したスピーカ群を用いて再生することにより、映像中における音源位置と実際に聞こえる再生音の音像位置とが一致した自然な広がりを有する音場を確立することができる。
【０００３】
ところが、このようなオーディオ信号をヘッドホン装置で再生した場合、再生音の音像はリスナの頭内に定位する。このため、映像中の音源位置と再生音の音像位置とが一致せず、極めて不自然な音場を構成してしまう。また、各チャンネルのオーディオ信号の定位位置を分離独立して再生することもできず、このためオーケストラのような複数の楽音も一律に頭の中に定位して不自然な音場を構成してしまう。
【０００４】
このようなヘッドホン装置における音像定位の不自然さを改善するため、任意のスピーカ位置からリスナの両耳までのインパルス応答を測定あるいは計算しておき、ディジタルフィルタ等を用いて当該インパルス応答をオーディオ信号に畳み込んで再生することにより、あたかも実際のスピーカから再生したような自然な音像の頭外定位を得られるようにしたヘッドホン装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
図１０は、１チャンネルのオーディオ信号の音像を頭外定位させるヘッドホン装置１００の構成を示す。ヘッドホン装置１００は、入力端子１を介して入力された１チャンネルのアナログオーディオ信号ＳＡをアナログディジタル変換回路２でディジタル変換してディジタルオーディオ信号ＳＤを生成し、これをディジタル処理回路３Ｌ及び３Ｒに供給する。ディジタル処理回路３Ｌ及び３Ｒは、ディジタルオーディオ信号ＳＤに対して頭外定位のための信号処理を施す。
【０００６】
図１１に示すように、定位させようとする音源ＳＰがリスナＭの前方に位置しているとすると、当該音源ＳＰから出力された音は伝達関数ＨＬ及びＨＲを有する経路を介してリスナＭの左耳及び右耳に到達する。このような伝達関数ＨＬ及びＨＲを時間軸に変換した、左チャンネル及び右チャンネルのインパルス応答をあらかじめ測定あるいは計算しておく。
【０００７】
ディジタル処理回路３Ｌ及び３Ｒは、ディジタルオーディオ信号ＳＤに対してそれぞれ上述した左チャンネル及び右チャンネルのインパルス応答を畳み込み、ディジタルオーディオ信号ＳＤＬ及びＳＤＲとして出力する。ちなみに、ディジタル処理回路３Ｌ及び３Ｒは、例えば図１２に示すようなＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタで構成される。
【０００８】
ディジタルアナログ変換回路４Ｌ及び４Ｒは、それぞれディジタルオーディオ信号ＳＤＬ及びＳＤＲをアナログ変換してアナログオーディオ信号ＳＡＬ及びＳＡＲを生成し、対応するアンプ５Ｌ及び５Ｒで増幅してヘッドホン６に供給する。そしてヘッドホン６の音響ユニット（電気・音響変換素子）６Ｌ及び６Ｒは、それぞれアナログオーディオ信号ＳＡＬ及びＳＡＲを音に変換して出力する。
【０００９】
したがってヘッドホン６から出力される左右の再生音は、図１１に示す音源ＳＰから伝達関数ＨＬ、ＨＲを有する経路をそれぞれ介して到達した音と同等となり、これによりリスナがヘッドホン６を装着してその再生音を聴くとき、その音像は図１１に示す音源ＳＰの位置に定位する（すなわち頭外定位）。
【００１０】
次に、多チャンネルのオーディオ信号の音像をそれぞれ頭外定位させるヘッドホン装置１０１を図１３を用いて説明する。このヘッドホン装置１０１では、３チャンネルのオーディオ信号それぞれを図１４に示す音源ＳＰａ、ＳＰｂ及びＳＰｃに対応する位置に頭外定位させる。なお、音源ＳＰａからリスナＭの両耳への伝達関数ＨａＬ及びＨａＲ、音源ＳＰｂからリスナＭの両耳への伝達関数ＨｂＬ及びＨｂＲ、音源ＳＰｃからリスナＭの両耳への伝達関数ＨｃＬ及びＨｃＲをそれぞれ時間軸に変換したインパルス応答を、あらかじめ測定あるいは計算しておく。
【００１１】
図１３において、ヘッドホン装置１０１のアナログディジタル変換回路２ａは、入力端子１ａを介して入力されたアナログオーディオ信号ＳＡａをディジタル変換してディジタルオーディオ信号ＳＤａを生成し、これを後段のディジタル処理回路３ａＬ及び３ａＲに供給する。同様にアナログディジタル変換回路２ｂは、入力端子１ｂを介して入力されたアナログオーディオ信号ＳＡｂをディジタル変換してディジタルオーディオ信号ＳＤｂを生成し、これを後段のディジタル処理回路３ｂＬ及び３ｂＲに供給する。またアナログディジタル変換回路２ｃは、入力端子１ｃを介して入力されたアナログオーディオ信号ＳＡｃをディジタル変換してディジタルオーディオ信号ＳＤｃを生成し、これを後段のディジタル処理回路３ｃＬ及び３ｃＲに供給する。
【００１２】
ディジタル処理回路３ａＬ、３ｂＬ及び３ｃＬは、それぞれディジタルオーディオ信号ＳＤａ、ＳＤｂ及びＳＤｃに対して左耳へのインパルス応答を畳み込み、ディジタルオーディオ信号ＳＤａＬ、ＳＤｂＬ及びＳＤｃＬとして加算回路７Ｌに供給する。同様にディジタル処理回路３ａＲ、３ｂＲ及び３ｃＲは、それぞれディジタルオーディオ信号ＳＤａ、ＳＤｂ及びＳＤｃに対して右耳へのインパルス応答を畳み込み、ディジタルオーディオ信号ＳＤａＲ、ＳＤｂＲ及びＳＤｃＲとして加算回路７Ｒに供給する。各ディジタル処理回路３ａＬ及び３ａＲ、３ｂＬ及び３ｂＲ、３ｃＬ及び３ｃＲは、いずれも図１０に示すディジタル処理回路３Ｌ及び３Ｒと同様のＦＩＲフィルタで構成される。
【００１３】
加算回路７Ｌは、インパルス応答が畳み込まれたディジタルオーディオ信号ＳＤａＬ、ＳＤｂＬ及びＳＤｃＬを加算して左チャンネルのディジタルオーディオ信号ＳＤＬを生成する。同様に加算回路７Ｒは、インパルス応答が畳み込まれたディジタルオーディオ信号ＳＤａＲ、ＳＤｂＲ及びＳＤｃＲを加算して右チャンネルのディジタルオーディオ信号ＳＤＲを生成する。
【００１４】
ディジタルアナログ変換回路４Ｌ及び４Ｒは、それぞれディジタルオーディオ信号ＳＤＬ及びＳＤＲをアナログ変換してアナログオーディオ信号ＳＡＬ及びＳＡＲを生成し、対応するアンプ５Ｌ及び５Ｒで増幅してヘッドホン６に供給する。そしてヘッドホン６の音響ユニット６Ｌ及び６Ｒは、それぞれアナログオーディオ信号ＳＡＬ及びＳＡＲを音に変換して出力する。
【００１５】
このときヘッドホン６から出力される左右の再生音は、図１４に示す音源ＳＰａ、ＳＰｂ、ＳＰｃからそれぞれ伝達関数ＨａＬ及びＨａＲ、ＨｂＬ及びＨｂＲ、ＨｃＬ及びＨｃＲを有する経路を介して到達した音と同等となり、これによりリスナがヘッドホン６を装着してその再生音を聴くとき、その音像は図１４に示す音源ＳＰａ、ＳＰｂ、ＳＰｃの位置に定位する。なお、４チャンネル以上のオーディオ信号を扱う場合でも同様の方法で音像を頭外に定位させることができる。
【００１６】
一方、多チャンネルオーディオ信号をスピーカで再生する場合において、リスニングルームの面積的制約等の理由によって、各チャンネルに対応する多数のスピーカを配置できないことがあるという問題がある。このような問題を解決するため、限られた数のスピーカを用いて、多数の音像をリスナの周囲に構成しようとする試みがある。
【００１７】
図１５は、２個のスピーカ９Ｌ及び９Ｒを用いて任意の位置に音像を定位させるスピーカ装置２００を示し、入力端子１を介して入力されたアナログオーディオ信号ＳＡをアナログディジタル変換回路２でディジタル変換してディジタルオーディオ信号ＳＤを生成し、これをディジタル処理回路８Ｌ及び８Ｒに供給する。
【００１８】
ディジタル処理回路８Ｌ及び８Ｒは、ディジタルオーディオ信号ＳＤに対してそれぞれ音像定位のためのインパルス応答（後述する）を畳み込み、ディジタルオーディオ信号ＳＤＬ及びＳＤＲとして出力する。なおディジタル処理回路８Ｌ及び８Ｒは、いずれも図１０に示すディジタル処理回路３Ｌ及び３Ｒと同様のＦＩＲフィルタで構成される。
【００１９】
ディジタルアナログ変換回路４Ｌ及び４Ｒは、それぞれディジタルオーディオ信号ＳＤＬ及びＳＤＲをアナログ変換してアナログオーディオ信号ＳＡＬ及びＳＡＲを生成し、対応するアンプ５Ｌ及び５Ｒで増幅してスピーカ９Ｌ及び９Ｒに供給する。そしてスピーカ９Ｌ及び９Ｒは、それぞれアナログオーディオ信号ＳＡＬ及びＳＡＲを音に変換して出力する。
【００２０】
次に、ディジタル処理回路８Ｌ及び８Ｒにおける音像定位処理の概念を説明する。図１６に示すように、リスナＭの左前方及び右前方にそれぞれ音源ＳＰＬ及び音源ＳＰＲを配置し、これら音源ＳＰＬ及びＳＰＲによって、任意の位置に仮想音源ＳＰｘを等価的に再現する（定位させる）場合を考える。
【００２１】
ここで、伝達関数を
ＨＬＬ：音源ＳＰＬからリスナＭの左耳に至る伝達関数
ＨＬＲ：音源ＳＰＬからリスナＭの右耳に至る伝達関数
ＨＲＬ：音源ＳＰＲからリスナＭの左耳に至る伝達関数
ＨＲＲ：音源ＳＰＲからリスナＭの右耳に至る伝達関数
ＨＸＬ：仮想音源ＳＰＸからリスナＭの左耳に至る伝達関数
ＨＸＲ：仮想音源ＳＰＸからリスナＭの右耳に至る伝達関数
とすると、音源ＳＰＬ及びＳＰＲは次式のように表すことができる。
【００２２】
ＳＰＬ＝（ＨＸＬ×ＨＲＲ−ＨＸＲ×ＨＲＬ）／（ＨＬＬ×ＨＲＲ−ＨＬＲ×ＨＲＬ）×ＳＰＸ                  ……（１）
ＳＰＲ＝（ＨＸＲ×ＨＬＬ−ＨＸＬ×ＨＬＲ）／（ＨＬＬ×ＨＲＲ−ＨＬＲ×ＨＲＬ）×ＳＰＸ                  ……（２）
【００２３】
したがって、ディジタルオーディオ信号ＳＤに対し、ディジタル処理回路８Ｌ及び８Ｒでそれぞれ（１）式及び（２）式と同様の伝達関数を時間軸に変換したインパルス応答を畳み込むことにより、音像を仮想音源ＳＰｘの位置に定位させることができる。
【００２４】
以上は１チャンネルオーディオ信号の音声を２個のスピーカ９Ｌ及び９Ｒで任意の位置に定位させる場合について述べたが、図１３に示した多チャンネル対応のヘッドホン装置１０１と同様の構成を用いることで、複数チャンネルのオーディオ信号それぞれの音声を２個のスピーカで任意の位置に定位させることができる。
【特許文献１】特開２０００−２２７３５０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
上述したヘッドホン装置やスピーカ装置では、オーディオ信号に対して伝達関数に基づくインパルス応答を畳み込むことにより、音像を任意の位置に定位させることができる。しかしながら、多チャンネルのオーディオ信号それぞれを任意の位置に明瞭な定位感を有する音像として再生しようとした場合、各音源毎に十分な長さのインパルス応答を畳み込む必要があり、このためディジタル処理回路での演算量が膨大になり、これにより装置の構成が複雑になってしまうという問題があった。
【００２６】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、音像定位のための演算量を従来に比して格段に低減した音像定位装置を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
かかる課題を解決するため本発明においては、任意の音源位置からリスナの左耳及び右耳までの各経路のインパルス応答をオーディオ信号に畳み込んで左チャンネル及び右チャンネルの定位用オーディオ信号を生成することにより、当該定位用オーディオ信号を再生してなる音像を音源位置に定位させる音像定位装置において、リスナ後方の音源位置に定位させるオーディオ信号に対してダウンサンプリングを行うサンプリングレート変換手段と、サンプリングレート変換手段によってダウンサンプリングされたオーディオ信号に対し、リスナ後方の音源位置からリスナの左耳及び右耳までの各経路のインパルス応答を畳み込んで定位用オーディオ信号を生成する信号処理手段とを設けた。
【００２８】
リスナ後方の音源位置に定位させるオーディオ信号について、ダウンサンプリングを行った後にインパルス応答を畳み込むようにしたことにより、インパルス応答の畳み込みを行う信号処理手段の演算量を、音像の定位感を損なうことなく低減することができる。
【００２９】
また本発明においては、任意の音源位置からリスナの左耳及び右耳までの各経路のインパルス応答をオーディオ信号に畳み込んで左チャンネル及び右チャンネルの定位用オーディオ信号を生成することにより、当該定位用オーディオ信号を再生してなる音像を音源位置に定位させる音像定位装置において、入力オーディオ信号から、リスナ後方の音源位置に定位させる後方オーディオ信号を生成する後方オーディオ信号生成手段と、後方オーディオ信号に対してダウンサンプリングを行うサンプリングレート変換手段と、サンプリングレート変換手段によってダウンサンプリングされた後方オーディオ信号に対し、リスナ後方の音源位置からリスナの左耳及び右耳までの各経路のインパルス応答を畳み込んで定位用オーディオ信号を生成する信号処理手段とを設けた。
【００３０】
リスナ後方の音源位置に定位させる後方オーディオ信号について、ダウンサンプリングを行った後にインパルス応答を畳み込むようにしたことにより、インパルス応答の畳み込みを行う信号処理手段の演算量を、音像の定位感を損なうことなく低減することができる。
【００３１】
さらに信号処理手段は、リスナ後方の第１の音源位置からリスナの左耳及び右耳までの各経路のインパルス応答をダウンサンプリング後の後方オーディオ信号に対して畳み込むことにより、当該第１の音源位置に音像が定位する第１の定位用オーディオ信号を生成するとともに、当該第１の定位用オーディオ信号を反転させることにより、リスナ頭部の正中面を介して当該第１の音源位置の対照位置にある第２の音源位置に音像が定位する第２の定位用オーディオ信号を生成するようにした。
【００３２】
これにより、インパルス応答の畳み込みを行う信号処理手段の演算量を格段に低減することができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、音像をリスナの後方に定位させる際の演算量を大幅に削減して、音像定位装置の構成を簡素化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
【００３５】
（１）第１の実施の形態
（１−１）ヘッドホン装置の全体構成
図１０及び図１３との共通部分に同一符号を付して示す図１において、１０は本発明の第１の実施の形態の音像定位装置としてのヘッドホン装置を示し、入力される２チャンネルのオーディオ信号ＳＡａ及びＳＡｂを、それぞれ図２に示す音源ＳＰａ及びＳＰｂの位置に頭外定位させるようになされている。なお、音源ＳＰａからリスナＭの両耳への伝達関数ＨａＬ及びＨａＲ、及び音源ＳＰｂからリスナＭの両耳への伝達関数ＨｂＬ及びＨｂＲをそれぞれ時間軸に変換したインパルス応答を、あらかじめ測定あるいは計算しておく。
【００３６】
ここで、人間の後方から耳への伝達周波数特性（図３（Ａ））は、頭部や耳介の影響によって、前方から耳への伝達周波数特性（図３（Ｂ））に比べて、高域の周波数特性が劣化したものになることが知られている（すなわち、後方からの音は高域が低下するということ）。これにより後方定位させるためのインパルス応答は、前方定位させるためのインパルス応答に比べて高域成分を省いたものを用いることができる。
【００３７】
ヘッドホン装置１０はこのことを考慮し、後方定位させるための処理を行うディジタル処理回路１２ｂＬ及び１２ｂＲを、前方定位させるための処理を行うディジタル処理回路１２ａＬ及び１２ａＲに比べて低いサンプリングレートで動作させるようになされている。
【００３８】
すなわち図１において、音像定位装置としてのヘッドホン装置１０のアナログディジタル変換回路２ａは、入力端子１ａを介して入力されたアナログオーディオ信号ＳＡａを所定のサンプリングレートでディジタル変換してディジタルオーディオ信号ＳＤａを生成し、これを前方定位用のディジタル処理回路１２ａＬ及び１２ａＲに供給する。
【００３９】
ディジタル処理回路１２ａＬはディジタルオーディオ信号ＳＤａに対し、音源ＳＰａからリスナＭの左耳への伝達関数ＨａＬ（図２）を時間軸に変換したインパルス応答を畳み込み、ディジタルオーディオ信号ＳＤａＬとして左チャンネル用の加算回路７Ｌに供給する。同様にディジタル処理回路１２ａＲはディジタルオーディオ信号ＳＤａに対し、音源ＳＰａからリスナＭの右耳への伝達関数ＨａＲを時間軸に変換したインパルス応答を畳み込み、ディジタルオーディオ信号ＳＤａＲとして右チャンネル用の加算回路７Ｒに供給する。
【００４０】
これに対してアナログディジタル変換回路２ｂは、入力端子１ｂを介して入力されたアナログオーディオ信号ＳＡｂをアナログディジタル変換回路２ａと同じサンプリングレートでディジタル変換してディジタルオーディオ信号ＳＤｂを生成し、これをデシメーションフィルタ１１に供給する。サンプリングレート変換手段としてのデシメーションフィルタ１１は、ディジタルオーディオ信号ＳＤｂのサンプリングレートを１／ｎ（ｎは２以上の整数）にダウンサンプリングし、後方定位用のディジタル処理回路１２ｂＬ及び１２ｂＲに供給する。
【００４１】
信号処理手段としてのディジタル処理回路１２ｂＬはディジタルオーディオ信号ＳＤｂに対し、音源ＳＰｂからリスナＭの左耳への伝達関数ＨｂＬ（図２）を時間軸に変換したインパルス応答を畳み込み、ディジタルオーディオ信号ＳＤｂＬとしてインターポレーションフィルタ１３Ｌに供給する。インターポレーションフィルタ１３Ｌは、ディジタルオーディオ信号ＳＤｂＬのサンプリングレートをｎ倍にアップサンプリングすることにより元のディジタルオーディオ信号ＳＤｂと同じサンプリングレートに戻し、左チャンネル用の加算回路７Ｌに供給する。
【００４２】
同様に信号処理手段としてのディジタル処理回路１２ｂＲはディジタルオーディオ信号ＳＤｂに対し、音源ＳＰｂからリスナＭの右耳への伝達関数ＨｂＲを時間軸に変換したインパルス応答を畳み込み、ディジタルオーディオ信号ＳＤｂＲとしてインターポレーションフィルタ１３Ｒに供給する。インターポレーションフィルタ１３Ｒは、ディジタルオーディオ信号ＳＤｂＲのサンプリングレートをｎ倍にアップサンプリングすることにより元のディジタルオーディオ信号ＳＤｂと同じサンプリングレートに戻し、右チャンネル用の加算回路７Ｒに供給する。
【００４３】
加算回路７Ｌは、ディジタルオーディオ信号ＳＤａＬ及びＳＤｂＬを加算して左チャンネルのディジタルオーディオ信号ＳＤＬを生成する。同様に加算回路７Ｒは、ディジタルオーディオ信号ＳＤａＲ及びＳＤｂＲを加算して右チャンネルのディジタルオーディオ信号ＳＤＲを生成する。
【００４４】
ディジタルアナログ変換回路４Ｌ及び４Ｒは、それぞれディジタルオーディオ信号ＳＤＬ及びＳＤＲをアナログ変換してアナログオーディオ信号ＳＡＬ及びＳＡＲを生成し、対応するアンプ５Ｌ及び５Ｒで増幅してヘッドホン６に供給する。そしてヘッドホン６の音響ユニット６Ｌ及び６Ｒは、それぞれアナログオーディオ信号ＳＡＬ及びＳＡＲを音に変換して出力する。
【００４５】
このときヘッドホン６から出力される左右の再生音は、アナログオーディオ信号ＳＡａ及びＳＡｂが音源ＳＰａ及びＳＰｂの位置（図２）に設置されたスピーカに供給されたときとほぼ同等の音場を構成し、再生音の音像はリスナＭの頭外に定位する。
【００４６】
（１−２）ヘッドホン装置における演算量の削減
ここで、ディジタル処理回路１２ｂＬ及び１２ｂＲ、並びに１２ａＬ及び１２ａＲは、いずれも図４に示すようなＦＩＲフィルタで構成される。そして、後方定位用のディジタル処理回路１２ｂＬ及び１２ｂＲは、前方定位用のディジタル処理回路１２ａＬ及び１２ａＲに比べて１／ｎのサンプリングレートで動作している。
【００４７】
例えばｎ＝２とし、ディジタル処理回路１２ｂＬ及び１２ｂＲのタップ数をＴとすると、当該ディジタル処理回路１２ｂＬ及び１２ｂＲはディジタルオーディオ信号ＳＤｂの２サンプルにつき２Ｔ（＝２×Ｔ）タップの畳み込み演算を行うことになり、これにより１サンプル当たりではＴタップの畳み込み演算を行うことになる。これに対して、もしもダウンサンプリングを行わないとすると、ディジタル処理回路１２ｂＬ及び１２ｂＲのタップ数は２倍の２Ｔとなり、当該ディジタル処理回路１２ｂＬ及び１２ｂＲはディジタルオーディオ信号ＳＤｂの１サンプルにつき４Ｔ（＝２×２Ｔ）タップの畳み込み演算を行うことになる。
【００４８】
このようにヘッドホン装置１０は、後方定位用のディジタル処理回路１２ｂＬ及び１２ｂＲを１／ｎのサンプリングレートで動作させることにより、その演算量をダウンサンプリングしない場合の１／ｎ２に低減することができる。
【００４９】
ここで、ディジタル処理回路１２ｂＬ及び１２ｂＲを低サンプリングレートで動作させるためには、上述したようにダウンサンプリングのためのデシメーションフィルタ１１及びアップサンプリングのためのインターポレーションフィルタ１３Ｌ、１３Ｒが必要であり、ヘッドホン装置１０の演算量はこれらの分だけ増大することになる。
【００５０】
ところが実際上、デシメーションフィルタ１１及びインターポレーションフィルタ１３Ｌ、１３Ｒはいずれも図５に示すようなＩＩＲ（Infinite Impulse Response）フィルタで構成することができる。そして当該デシメーションフィルタ１１及びインターポレーションフィルタ１３Ｌ、１３Ｒは、十分な長さのインパルス応答の畳み込みを行うＦＩＲフィルタ構成のディジタル処理回路１２ａＬ、１２ａＲ、１２ｂＬ、１２ｂＲに比べて、無視できるほど少ない演算量しか要しない。これによりヘッドホン装置１０は、装置全体の演算量を格段に削減することができる。
【００５１】
以上の構成によれば、後方定位用のディジタル処理回路１２ｂＬ及び１２ｂＲを１／ｎのサンプリングレートで動作させることにより、音像の定位感を損なうことなく演算量を削減して、ヘッドホン装置１０の構成を簡素化することができる。
【００５２】
（２）第２の実施の形態
（２−１）ヘッドホン装置の全体構成
図１との共通部分に同一符号を付して示す図６において、２０は本発明の第２の実施の形態の音像定位装置としてのヘッドホン装置を示し、入力される２チャンネルのオーディオ信号ＳＡａ及びＳＡｂをそれぞれ図７に示すリスナＭの前方左右の音源ＳＰａ及びＳＰｂの位置に頭外定位させるとともに、当該オーディオ信号ＳＡａ及びＳＡｂから後方用のオーディオ信号ＳＡｃ及びＳＡｄを生成し、これらをリスナＭの後方左右の音源ＳＰｃ及びＳＰｄの位置にそれぞれ頭外定位させるようになされている。なお、音源ＳＰａからリスナＭの両耳への伝達関数ＨａＬ及びＨａＲ、音源ＳＰｂからリスナＭの両耳への伝達関数ＨｂＬ及びＨｂＲ、音源ＳＰｃからリスナＭの両耳への伝達関数ＨｃＬ及びＨｃＲ、音源ＳＰｄからリスナＭの両耳への伝達関数ＨｄＬ及びＨｄＲをそれぞれ時間軸に変換したインパルス応答を、あらかじめ測定あるいは計算しておく。
【００５３】
ここでこのヘッドホン装置２０は、上述したヘッドホン装置１０と同様に、オーディオ信号ＳＡｃ及びＳＡｄを後方定位させるための処理を行うディジタル処理回路１２ｃＬ、１２ｃＲ、１２ｄＬ、１２ｄＲを、前方定位させるための処理を行うディジタル処理回路１２ａＬ、１２ａＲ、１２ｂＬ、１２ｂＲに比べて低いサンプリングレートで動作させることにより、装置全体の演算量を削減するようになされている。
【００５４】
すなわち音像定位装置としてのヘッドホン装置２０のアナログディジタル変換回路２ａは、入力端子１ａを介して入力されたアナログオーディオ信号ＳＡａをディジタル変換してディジタルオーディオ信号ＳＤａを生成し、これをディジタル処理回路１２ａＬ及び１２ａＲ並びに加算回路１４ｃ及び１４ｄに供給する。ディジタル処理回路１２ａＬはディジタルオーディオ信号ＳＤａに対し、音源ＳＰａからリスナＭの左耳への伝達関数ＨａＬ（図７）を時間軸に変換したインパルス応答を畳み込み、ディジタルオーディオ信号ＳＤａＬとして左チャンネル用の加算回路７Ｌに供給する。同様にディジタル処理回路１２ａＲはディジタルオーディオ信号ＳＤａに対し、音源ＳＰａからリスナＭの右耳への伝達関数ＨａＲを時間軸に変換したインパルス応答を畳み込み、ディジタルオーディオ信号ＳＤａＲとして右チャンネル用の加算回路７Ｒに供給する。
【００５５】
またアナログディジタル変換回路２ｂは、入力端子１ｂを介して入力されたアナログオーディオ信号ＳＡｂをディジタル変換してディジタルオーディオ信号ＳＤｂを生成し、これをディジタル処理回路１２ｂＬ及び１２ｂＲ並びに加算回路１４ｃ及び１４ｄに供給する。ディジタル処理回路１２ｂＬはディジタルオーディオ信号ＳＤｂに対し、音源ＳＰｂからリスナＭの左耳への伝達関数ＨｂＬを時間軸に変換したインパルス応答を畳み込み、ディジタルオーディオ信号ＳＤｂＬとして左チャンネル用の加算回路７Ｌに供給する。同様にディジタル処理回路１２ｂＲはディジタルオーディオ信号ＳＤｂに対し、音源ＳＰｂからリスナＭの右耳への伝達関数ＨｂＲを時間軸に変換したインパルス応答を畳み込み、ディジタルオーディオ信号ＳＤｂＲとして右チャンネル用の加算回路７Ｒに供給する。
【００５６】
加算回路１４ｃは、ディジタルオーディオ信号ＳＤｂからディジタルオーディオ信号ＳＤａを減算することにより、図７に示す後方左側の音源ＳＰｃに定位させるディジタルオーディオ信号ＳＤｃを生成し、デシメーションフィルタ１１ｃに供給する。サンプリングレート変換手段としてのデシメーションフィルタ１１ｃは、ディジタルオーディオ信号ＳＤｃのサンプリングレートを１／ｎ（ｎは２以上の整数）にダウンサンプリングし、後方定位用のディジタル処理回路１２ｃＬ及び１２ｃＲに供給する。
【００５７】
信号処理手段としてのディジタル処理回路１２ｃＬはディジタルオーディオ信号ＳＤｃに対し、音源ＳＰｃからリスナＭの左耳への伝達関数ＨｃＬを時間軸に変換したインパルス応答を畳み込み、ディジタルオーディオ信号ＳＤｃＬとして加算回路１４Ｌに供給する。同様に信号処理手段としてのディジタル処理回路１２ｃＲはディジタルオーディオ信号ＳＤｃに対し、音源ＳＰｃからリスナＭの右耳への伝達関数ＨｃＲを時間軸に変換したインパルス応答を畳み込み、ディジタルオーディオ信号ＳＤｃＲとして加算回路１４Ｒに供給する。
【００５８】
また加算回路１４ｄは、ディジタルオーディオ信号ＳＤａからディジタルオーディオ信号ＳＤｂを減算することにより、右後方の音源ＳＰｄに定位させるディジタルオーディオ信号ＳＤｄを生成し、デシメーションフィルタ１１ｄに供給する。サンプリングレート変換手段としてのデシメーションフィルタ１１ｄは、ディジタルオーディオ信号ＳＤｄのサンプリングレートを１／ｎにダウンサンプリングし、後方定位用のディジタル処理回路１２ｄＬ及び１２ｄＲに供給する。
【００５９】
信号処理手段としてのディジタル処理回路１２ｄＬはディジタルオーディオ信号ＳＤｄに対し、音源ＳＰｄからリスナＭの左耳への伝達関数ＨｄＬを時間軸に変換したインパルス応答を畳み込み、ディジタルオーディオ信号ＳＤｄＬとして加算回路１４Ｌに供給する。同様に信号処理手段としてのディジタル処理回路１２ｄＲはディジタルオーディオ信号ＳＤｄに対し、音源ＳＰｄからリスナＭの右耳への伝達関数ＨｄＲを時間軸に変換したインパルス応答を畳み込み、ディジタルオーディオ信号ＳＤｄＲとして加算回路１４Ｒに供給する。
【００６０】
加算回路１４Ｌは、ディジタルオーディオ信号ＳＤｃＬ及びＳＤｄＬを加算することにより、後方の２つの音源ＳＰｃ及びＳＰｄから左耳への成分であるディジタルオーディオ信号ＳＤｒＬを生成し、インターポレーションフィルタ１３Ｌに供給する。インターポレーションフィルタ１３Ｌは、ディジタルオーディオ信号ＳＤｒＬのサンプリングレートをｎ倍にアップサンプリングし、左チャンネル用の加算回路７Ｌに供給する。
【００６１】
同様に加算回路１４Ｒは、ディジタルオーディオ信号ＳＤｃＲ及びＳＤｄＲを加算することにより、後方の２つの音源ＳＰｃ及びＳＰｄから右耳への成分であるディジタルオーディオ信号ＳＤｒＲを生成し、インターポレーションフィルタ１３Ｒに供給する。インターポレーションフィルタ１３Ｒは、ディジタルオーディオ信号ＳＤｒＲのサンプリングレートをｎ倍にアップサンプリングし、右チャンネル用の加算回路７Ｒに供給する。
【００６２】
そして加算回路７Ｌは、ディジタルオーディオ信号ＳＤａＬ及びＳＤｂＬ並びにＳＤｒＬを加算して左チャンネルのディジタルオーディオ信号ＳＤＬを生成する。同様に加算回路７Ｒは、ディジタルオーディオ信号ＳＤａＲ及びＳＤｂＲ並びにＳＤｒＲを加算して右チャンネルのディジタルオーディオ信号ＳＤＲを生成する。
【００６３】
ディジタルアナログ変換回路４Ｌ及び４Ｒは、それぞれディジタルオーディオ信号ＳＤＬ及びＳＤＲをアナログ変換してアナログオーディオ信号ＳＡＬ及びＳＡＲを生成し、対応するアンプ５Ｌ及び５Ｒで増幅してヘッドホン６に供給する。そしてヘッドホン６の音響ユニット６Ｌ及び６Ｒは、それぞれアナログオーディオ信号ＳＡＬ及びＳＡＲを音に変換して出力する。
【００６４】
このときヘッドホン６から出力される左右の再生音は、図７に示す音源ＳＰａ〜ＳＰｄに設置されたスピーカとほぼ同等の音場を構成し、再生音の各音像はリスナＭの頭外に定位する。
【００６５】
（２−２）ヘッドホン装置における演算量の削減
上述したように後方定位用のディジタル処理回路１２ｃＬ、１２ｃＲ、１２ｄＬ、１２ｄＲは、前方定位用のディジタル処理回路１２ａＬ、１２ａＲ、１２ｂＬ、１２ｂＲに比べて１／ｎのサンプリングレートで動作している。
【００６６】
このためヘッドホン装置２０は第１の実施の形態のヘッドホン装置１０と同様に、後方定位用のディジタル処理回路１２ｃＬ、１２ｃＲ、１２ｄＬ、１２ｄＲの演算量を、ダウンサンプリングしない場合の１／ｎ２に低減することができる。そして、ダウンサンプリングのためのデシメーションフィルタ１１ｃ及び１１ｄ並びにアップサンプリングのためのインターポレーションフィルタ１３Ｌ、１３Ｒは、いずれもＩＩＲフィルタで構成することができ、その演算量は無視できるほど少ないものである。
【００６７】
以上の構成によれば、後方定位用のディジタル処理回路１２ｃＬ、１２ｃＲ、１２ｄＬ、１２ｄＲを１／ｎのサンプリングレートで動作させることにより、音像の定位感を損なうことなく演算量を削減して、ヘッドホン装置２０の構成を簡素化することができる。
【００６８】
（３）第３の実施の形態
上述した第２の実施の形態のヘッドホン装置２０では、入力されたオーディオ信号ＳＡａ及びＳＡｂから後方用のオーディオ信号ＳＡｃ及びＳＡｄを生成するようにしたが、当該後方用のオーディオ信号ＳＡｃ及びＳＡｄを定位させる音源ＳＰｃ及びＳＰｄの位置（図７）を、リスナＭの頭部の正中面に対して左右対称とした場合、後方定位用のディジタル処理回路（図６に示す１２ｃＬ、１２ｃＲ、１２ｄＬ、１２ｄＲ）をさらに簡略化することができる。
【００６９】
すなわち図６において、インターポレーションフィルタ１３Ｌから左チャンネル用の加算回路７Ｌに供給されるディジタルオーディオ信号ＳＤｒＬは次式で表される。
【００７０】
ＳＤｒＬ＝ＳＤｃＬ＋ＳＤｄＬ
＝ＳＤｃ×ＨｃＬ＋ＳＤｄ×ＨｄＬ
＝（ＳＤｂ−ＳＤａ）ＨｃＬ＋（ＳＤａ−ＳＤｂ）ＨｄＬ
＝（ＳＤａ−ＳＤｂ）×（ＨｄＬ−ＨｃＬ）                    ……（３）
【００７１】
一方、インターポレーションフィルタ１３Ｒから右チャンネル用の加算回路７Ｒに供給されるディジタルオーディオ信号ＳＤｒＲは次式で表される。
【００７２】
ＳＤｒＲ＝ＳＤｃＲ＋ＳＤｄＲ
＝ＳＤｃ×ＨｃＲ＋ＳＤｄ×ＨｄＲ
＝（ＳＤｂ−ＳＤａ）ＨｃＲ＋（ＳＤａ−ＳＤｂ）ＨｄＲ
＝（ＳＤｂ−ＳＤａ）×（ＨｃＲ−ＨｄＲ）                    ……（４）
【００７３】
ここで、上述したように音源ＳＰｃ及びＳＰｄの位置をリスナＭの頭部の正中面に対して左右対称とした場合、ＨｃＬ＝ＨｄＲ、ＨｃＲ＝ＨｄＬとなり、これによりディジタルオーディオ信号ＳＤｒＬ及びＳＤｒＲは、次に示す式（５）及び式（６）で表すことができる。
【００７４】
ＳＤｒＬ＝（ＳＤａ−ＳＤｂ）×（ＨｄＬ−ＨｃＬ）
＝（ＳＤａ−ＳＤｂ）×（ＨｃＲ−ＨｃＬ）                    ……（５）
ＳＤｒＲ＝（ＳＤｂ−ＳＤａ）×（ＨｃＲ−ＨｄＲ）
＝（ＳＤｂ−ＳＤａ）×（ＨｃＲ−ＨｃＬ）                    ……（６）
【００７５】
そして、式（５）及び式（６）における伝達関数はいずれも（ＨｃＲ−ＨｃＬ）であるから、Ｈｚ＝ＨｃＲ−ＨｃＬ、ＳＤｚ＝ＳＤｂ−ＳＤａとすると、ディジタルオーディオ信号ＳＤｒＬ及びＳＤｒＲは、次に示す式（７）及び式（８）で表すことができる。
【００７６】
ＳＤｒＬ＝（ＳＤａ−ＳＤｂ）×（ＨｄＬ−ＨｃＬ）
＝−ＳＤｚ×Ｈｚ                                            ……（７）
ＳＤｒＲ＝（ＳＤｂ−ＳＤａ）×（ＨｃＲ−ＨｃＬ）
＝ＳＤｚ×Ｈｚ                                              ……（８）
【００７７】
このため、ディジタルオーディオ信号ＳＤｒＲを反転させることでディジタルオーディオ信号ＳＤｒＲを生成することができ、これによりディジタルオーディオ信号ＳＤｒＬ及びＳＤｒＲは１つのディジタル処理回路から生成することができる。
【００７８】
すなわち図６との共通部分に同一符号を付して示す図８において、３０は本発明の第３の実施の形態の音像定位装置としてのヘッドホン装置を示し、アナログディジタル変換回路２ａ及び２ｂ、並びディジタル処理回路１２ａＬ、１２ａＲ、１２ｂＬ、１２ｂＲの処理については図６に示すヘッドホン装置２０と同一であるため説明を省略する。
【００７９】
加算回路１４ｚは、ディジタルオーディオ信号ＳＤｂからディジタルオーディオ信号ＳＤａを減算してディジタルオーディオ信号ＳＤｚを生成し、これをデシメーションフィルタ１１ｚに供給する。サンプリングレート変換手段としてのデシメーションフィルタ１１ｚは、ディジタルオーディオ信号ＳＤｚのサンプリングレートを１／ｎ（ｎは２以上の整数）にダウンサンプリングし、後方定位用のディジタル処理回路１２ｚに供給する。
【００８０】
信号処理手段としてのディジタル処理回路１２ｚはディジタルオーディオ信号ＳＤｚに対し、伝達関数Ｈｚ（＝ＨｃＲ−ＨｃＬ）を時間軸に変換したインパルス応答を畳み込み、右後方のディジタルオーディオ信号ＳＤｒＲとしてインターポレーションフィルタ１３ｚに供給する。インターポレーションフィルタ１３ｚは、ディジタルオーディオ信号ＳＤｒＲのサンプリングレートをｎ倍にアップサンプリングし、右チャンネル用の加算回路７Ｒ及び反転回路１５に供給する。反転回路１５はディジタルオーディオ信号ＳＤｒＲを反転させることにより左後方のディジタルオーディオ信号ＳＤｒＬを生成し、左チャンネル用の加算回路７Ｌに供給する。
【００８１】
そして加算回路７Ｌは、ディジタルオーディオ信号ＳＤａＬ及びＳＤｂＬ並びにＳＤｒＬを加算して左チャンネルのディジタルオーディオ信号ＳＤＬを生成する。同様に加算回路７Ｒは、ディジタルオーディオ信号ＳＤａＲ及びＳＤｂＲ並びにＳＤｒＲを加算して右チャンネルのディジタルオーディオ信号ＳＤＲを生成する。
【００８２】
ディジタルアナログ変換回路４Ｌ及び４Ｒは、それぞれディジタルオーディオ信号ＳＤＬ及びＳＤＲをアナログ変換してアナログオーディオ信号ＳＡＬ及びＳＡＲを生成し、対応するアンプ５Ｌ及び５Ｒで増幅してヘッドホン６に供給する。そしてヘッドホン６の音響ユニット６Ｌ及び６Ｒは、それぞれアナログオーディオ信号ＳＡＬ及びＳＡＲを音に変換して出力する。
【００８３】
このときヘッドホン６から出力される左右の再生音は、図７に示す音源ＳＰａ〜ＳＰｄに設置されたスピーカとほぼ同等の音場を構成し、再生音の各音像はリスナＭの頭外に定位する。
【００８４】
そしてこのヘッドホン装置３０では、第２の実施の形態のヘッドホン装置２０における信号処理手段としての４個のディジタル処理回路１２ｃＬ、１２ｃＲ、１２ｄＬ、１２ｄＲと等価の処理を、１個のディジタル処理回路１２ｚで行うことができ、これにより、音像の定位感を損なうことなく演算量を格段に削減して、ヘッドホン装置３０の構成をさらに簡素化することができる。
【００８５】
（４）他の実施の形態
なお上述の第１乃至第３の実施の形態においては、いずれも音像を頭外定位させるヘッドホン装置に本発明を適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、図１５に示すような、音像を任意の位置に定位させるスピーカ装置に適用することもできる。
【００８６】
また上述の第１乃至第３の実施の形態においては、いずれも後方定位用のディジタル処理回路のサンプリング周波数を整数分の１でダウンサンプリングするようにしたが、本発明はこれに限らず、後方定位用のディジタル処理回路のサンプリング周波数を任意の実数分の１でダウンサンプリングするようにしてもよい。
【００８７】
また上述の第２の実施の形態においては、ディジタルオーディオ信号ＳＤｂからディジタルオーディオ信号ＳＤａを減算することにより、音源ＳＰｃに定位させるディジタルオーディオ信号ＳＤｃを生成するとともに、ディジタルオーディオ信号ＳＤａからディジタルオーディオ信号ＳＤｂを減算することにより、音源ＳＰｄに定位させるディジタルオーディオ信号ＳＤｄを生成し、当該ディジタルオーディオ信号ＳＤｃ及びディジタルオーディオ信号ＳＤｄそれぞれに対してダウンサンプリングした後インパルス応答の畳み込みを行うようにしたが、本発明はこれに限らず、ディジタルオーディオ信号ＳＤｃを反転させてディジタルオーディオ信号ＳＤｄを生成し、当該ディジタルオーディオ信号ＳＤｃ及びディジタルオーディオ信号ＳＤｄそれぞれに対してダウンサンプリングした後インパルス応答の畳み込みを行うようにしてもよい。さらには、ディジタルオーディオ信号ＳＤｃをダウンサンプリングした後反転させ、当該反転させた信号を、ダウンサンプリング後のディジタルオーディオ信号ＳＤｄとしてインパルス応答の畳み込みを行うようにしてもよい。これにより、ヘッドホン装置２０全体の演算量をさらに削減することができる。
【００８８】
さらに上述の第２及び第３の実施の形態においては、入力された複数のオーディオ信号を加減算することにより後方定位用のオーディオ信号を生成するようにしたが、本発明はこれに限らず、例えば入力されたオーディオ信号の一部帯域を抽出したものを後方定位用のオーディオ信号とする等、種々の方法で後方定位用のオーディオ信号を生成するようにしてもよい。
【００８９】
さらに上述の第１乃至第３の実施の形態においては、後方定位させるオーディオ信号のダウンサンプリング、インパルス応答の畳み込み及びアップサンプリングといった一連の信号処理を、デシメーションフィルタ、ディジタル処理回路及びインターポレーションフィルタ等のハードウェアで処理するようにしたが、本発明はこれに限らず、これらの一連の音像定位処理を、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）のような情報処理手段上で実行される信号処理プログラムによって処理するようにしてもよい。
【００９０】
このような処理をおこなう音像定位処理プログラムを、図９に示すフローチャートを用いて説明する。ヘッドホン装置の情報処理手段は、音像定位処理手順ルーチンＲＴ１の開始ステップから入ってステップＳＰ１に移り、後方定位させるディジタルオーディオ信号をダウンサンプリングして次のステップＳＰ２に移る。
【００９１】
ステップＳＰ２においてヘッドホン装置の情報処理手段は、予め測定あるいは計算しておいた伝達関数を時間軸に変換したインパルス応答を、ダウンサンプリング後のディジタルオーディオ信号に畳み込み、次のステップＳＰ３に移る。ステップＳＰ３においてヘッドホン装置の情報処理手段は、インパルス応答を畳み込み後のディジタルオーディオ信号を元のサンプリングレートにアップサンプリングして後段の加算回路（図示せず）に出力し、ステップＳＰ１に戻る。
【００９２】
このように、後方定位させるオーディオ信号に対する信号処理を音像定位処理プログラムで行う場合でも、当該後方定位させるオーディオ信号をダウンサンプリングした後にインパルス応答を畳み込むようにすることにより、情報処理手段の処理負荷を低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明は、オーディオ信号の音像を任意の位置に定位させる用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】第１の実施の形態のヘッドホン装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施の形態における音像定位の説明に供する略線図である。
【図３】伝達周波数特性の特性曲線図である。
【図４】ＦＩＲフィルタの構成を示すブロック図である。
【図５】ＩＩＲフィルタの構成を示すブロック図である。
【図６】第２の実施の形態のヘッドホン装置の全体構成を示すブロック図である。
【図７】第２の実施の形態における音像定位の説明に供する略線図である。
【図８】第３の実施の形態のヘッドホン装置の全体構成を示すブロック図である。
【図９】オーディオ信号を後方定位させる信号処理手順のフローチャートである。
【図１０】従来のヘッドホン装置の全体構成を示すブロック図である。
【図１１】ヘッドホン装置における音像定位の説明に供する略線図である。
【図１２】ＦＩＲフィルタの構成を示すブロック図である。
【図１３】多チャンネル対応のヘッドホン装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】多チャンネルの場合の伝達関数の説明に供する略線図である。
【図１５】従来のスピーカ装置の全体構成を示すブロック図である。
【図１６】スピーカ装置における伝達関数の説明に供する略線図である。
【符号の説明】
【００９５】
１０、２０、３０、１００、１０１……ヘッドホン装置、１１……デシメーションフィルタ、３、１２……ディジタル処理回路、１３……インターポレーションフィルタ、２００……スピーカ装置。
【図１】
2005347872.tif 000003
【図２】
2005347872.tif 000004
【図３】
2005347872.tif 000005
【図４】
2005347872.tif 000006
【図５】
2005347872.tif 000007
【図６】
2005347872.tif 000008
【図７】
2005347872.tif 000009
【図８】
2005347872.tif 000010
【図９】
2005347872.tif 000011
【図１０】
2005347872.tif 000012
【図１１】
2005347872.tif 000013
【図１２】
2005347872.tif 000014
【図１３】
2005347872.tif 000015
【図１４】
2005347872.tif 000016
【図１５】
2005347872.tif 000017
【図１６】
2005347872.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成17年7月28日(2005.7.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音源定位位置からリスナの左耳及び右耳までのインパルス応答に基づいて左チャンネル及び右チャンネルの定位用オーディオ信号を生成し再生することにより、再生音像を上記音源定位位置に定位させる音像定位装置において、  リスナ後方の音源定位位置に定位させる後方オーディオ信号に対してダウンサンプリングを行うサンプリングレート変換手段と、  上記サンプリングレート変換手段によってダウンサンプリングされた上記後方オーディオ信号に対し、上記リスナ後方の音源定位位置からリスナの左耳及び右耳までのインパルス応答に基づいて信号処理を行い上記定位用オーディオ信号を生成する信号処理手段と  を具えることを特徴とする音像定位装置。
【請求項２】
上記後方オーディオ信号を入力オーディオ信号から生成する後方オーディオ信号生成手段  を具えることを特徴とする請求項１に記載の音像定位装置。
【請求項３】
上記後方オーディオ信号生成手段は、複数の上記入力オーディオ信号から、リスナ後方のそれぞれ異なる音源位置に定位させる複数の上記後方オーディオ信号を生成し、  上記信号処理手段は、ダウンサンプリング後の複数の上記後方オーディオ信号それぞれに対して対応する上記インパルス応答に基づいて信号処理を行い上記定位用オーディオ信号を生成する  ことを特徴とする請求項２に記載の音像定位装置。
【請求項４】
上記信号処理手段は、リスナ後方の第１の音源定位位置からリスナの左耳及び右耳までのインパルス応答に基づいてダウンサンプリング後の上記後方オーディオ信号に対して信号処理することにより、当該第１の音源定位位置に音像が定位する第１の定位用オーディオ信号を生成するとともに、当該第１の定位用オーディオ信号を反転させることにより、リスナ頭部の正中面を介して当該第１の音源定位位置の対称位置にある第２の音源定位位置に音像が定位する第２の定位用オーディオ信号を生成する  ことを特徴とする請求項２に記載の音像定位装置。
【請求項５】
音源定位位置からリスナの左耳及び右耳までのインパルス応答に基づいて左チャンネル及び右チャンネルの定位用オーディオ信号を生成し再生することにより、再生音像を上記音源定位位置に定位させる音像定位方法において、  リスナ後方の音源定位位置に定位させる後方オーディオ信号に対してダウンサンプリングを行うサンプリングレート変換ステップと、  上記サンプリングレート変換ステップによってダウンサンプリングされた上記後方オーディオ信号に対し、上記リスナ後方の音源定位位置からリスナの左耳及び右耳までのインパルス応答に基づいて信号処理を行い上記定位用オーディオ信号を生成する信号処理ステップと  を具えることを特徴とする音像定位方法。
【請求項６】
上記後方オーディオ信号を入力オーディオ信号から生成する後方オーディオ信号生成ステップ  を具えることを特徴とする請求項５に記載の音像定位方法。
【請求項７】
上記後方オーディオ信号生成ステップは、複数の上記入力オーディオ信号から、リスナ後方のそれぞれ異なる音源位置に定位させる複数の上記後方オーディオ信号を生成する  ことを特徴とする請求項６に記載の音像定位方法。
【請求項８】
上記信号処理ステップは、リスナ後方の第１の音源定位位置からリスナの左耳及び右耳までのインパルス応答に基づいてダウンサンプリング後の上記後方オーディオ信号に対して信号処理することにより、当該第１の音源定位位置に音像が定位する第１の定位用オーディオ信号を生成するとともに、当該第１の定位用オーディオ信号を反転させることにより、リスナ頭部の正中面を介して当該第１の音源定位位置の対称位置にある第２の音源定位位置に音像が定位する第２の定位用オーディオ信号を生成する  ことを特徴とする請求項６に記載の音像定位方法。
【請求項９】
音源定位位置からリスナの左耳及び右耳までのインパルス応答に基づいて左チャンネル及び右チャンネルの定位用オーディオ信号を生成し再生することにより、再生音像を上記音源定位位置に定位させる音像定位プログラムにおいて、  リスナ後方の音源定位位置に定位させる後方オーディオ信号に対してダウンサンプリングを行うサンプリングレート変換ステップと、  上記サンプリングレート変換ステップによってダウンサンプリングされた上記後方オーディオ信号に対し、上記リスナ後方の音源定位位置からリスナの左耳及び右耳までのインパルス応答に基づいて信号処理を行い上記定位用オーディオ信号を生成する信号処理ステップと  を具えることを特徴とする音像定位プログラム。
【請求項１０】
上記後方オーディオ信号を入力オーディオ信号から生成する後方オーディオ信号生成ステップ  を具えることを特徴とする請求項９に記載の音像定位プログラム。
【請求項１１】
上記後方オーディオ信号生成ステップは、複数の上記入力オーディオ信号から、リスナ後方のそれぞれ異なる音源位置に定位させる複数の上記後方オーディオ信号を生成する  ことを特徴とする請求項１０に記載の音像定位プログラム。
【請求項１２】
上記信号処理ステップは、リスナ後方の第１の音源定位位置からリスナの左耳及び右耳までのインパルス応答に基づいてダウンサンプリング後の上記後方オーディオ信号に対して信号処理することにより、当該第１の音源定位位置に音像が定位する第１の定位用オーディオ信号を生成するとともに、当該第１の定位用オーディオ信号を反転させることにより、リスナ頭部の正中面を介して当該第１の音源定位位置の対称位置にある第２の音源定位位置に音像が定位する第２の定位用オーディオ信号を生成する
ことを特徴とする請求項１０に記載の音像定位プログラム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
かかる課題を解決するため本発明においては、音源定位位置からリスナの左耳及び右耳までのインパルス応答に基づいて左チャンネル及び右チャンネルの定位用オーディオ信号を生成し再生することにより、再生音像を音源定位位置に定位させる音像定位装置において、リスナ後方の音源定位位置に定位させる後方オーディオ信号に対してダウンサンプリングを行うサンプリングレート変換手段と、サンプリングレート変換手段によってダウンサンプリングされた後方オーディオ信号に対し、リスナ後方の音源定位位置からリスナの左耳及び右耳までのインパルス応答に基づいて信号処理を行い定位用オーディオ信号を生成する信号処理手段とを設けた。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
リスナ後方の音源定位位置に定位させる後方オーディオ信号について、ダウンサンプリングを行った後にインパルス応答に基づく信号処理を行って定位用オーディオ信号を生成するようにしたことにより、信号処理手段の演算量を、音像の定位感を損なうことなく低減することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
また本発明においては、後方オーディオ信号を入力オーディオ信号から生成するようにした。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
リスナ後方の音源位置に定位させる後方オーディオ信号を入力オーディオ信号から生成し、これをダウンサンプリングした後に信号処理を行って定位用オーディオ信号を生成するようにしたことにより、信号処理手段の演算量を、音像の定位感を損なうことなく低減することができる
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
さらに信号処理手段は、リスナ後方の第１の音源定位位置からリスナの左耳及び右耳までのインパルス応答に基づいてダウンサンプリング後の後方オーディオ信号に対して信号処理することにより、当該第１の音源定位位置に音像が定位する第１の定位用オーディオ信号を生成するとともに、当該第１の定位用オーディオ信号を反転させることにより、リスナ頭部の正中面を介して当該第１の音源位置の対称位置にある第２の音源定位位置に音像が定位する第２の定位用オーディオ信号を生成するようにした。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
第１の定位用オーディオ信号を反転させて第２の定位用オーディオ信号を生成することにより、信号処理手段の演算量を格段に低減することができる。