(57)【要約】【課題】  標準的な頭部伝達特性を用いて聴取者に対して目的とする音像定位感を与えることができる音響再生装置を提供すること。【解決手段】  マイクロフォンアンプ部４０において、ダミーヘッドマイクロフォン１３から入力される左収音信号ＳL1と右収音信号ＳR1の高域周波数成分だけを遅延回路４２により遅延させるようにしている。このように構成すると、スピーカ４６，４７からは、個人差の影響が小さい低域周波数成分の再生音を先行して出力することができるので、再生音場空間４５の聴取者Ｕは、先に到来する低域周波数成分の再生音により音像定位感を知覚させることができる。この結果、標準的な頭部伝達特性を用いた場合でも、再生音場空間４５の聴取者Ｕに目的とする音像定位感を知覚させることが可能になる。【選択図】図６
2005223713.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つのスピーカを用いて３次元音響を再生する音響再生装置において、
バイノーラル収音信号から低域周波数成分を分離する分離手段と、
少なくとも上記バイノーラル収音信号の高域周波数成分を遅延させる遅延手段と、
上記分離手段で分離した低域周波数成分と、上記遅延手段で遅延させた高域周波数成分とを合成する合成手段と、
上記２つのスピーカから聴取位置までの伝達関数に基づいて、上記合成手段から出力される信号に対して所要の信号処理を施して、３次元音響再生信号を生成する３次元音響信号生成手段と、
を備えていることを特徴とする音響再生装置。
【請求項２】
上記バイノーラル収音信号は、ダミーヘッドマイクロフォンを用いて収音されることを特徴とする請求項１に記載の音響再生装置。
【請求項３】
上記バイノーラル収音信号は、人体に装着したマイクを用いて収音されることを特徴とする請求項１に記載の音響再生装置。
【請求項４】
上記バイノーラル収音信号は、音源信号に頭部伝達特性を合成して得られることを特徴とする請求項１に記載の音響再生装置。
【請求項５】
上記分離手段は、上記バイノーラル収音信号の高域周波数成分を分離可能とされることを特徴とする請求項１に記載の音響再生装置。
【請求項６】
２つのスピーカを用いて３次元音響を再生する音響再生装置において、
入力信号から低域周波数成分を分離する分離手段と、
少なくとも上記入力信号の高域周波数成分を遅延させる遅延手段と、
上記２つのスピーカから聴取位置までの伝達関数に基づいて、少なくとも、上記入力信号に含まれる低域周波数成分の信号に対して所要の信号処理を施して、３次元音響再生信号を生成する３次元音響信号生成手段と、
を備えることを特徴とする音響再生装置。
【請求項７】
上記分離手段は、上記入力信号の高域周波数成分を分離可能とされることを特徴とする請求項５に記載の音響再生装置。
【請求項８】
２つのスピーカを用いて３次元音響を再生する音響再生方法として、
バイノーラル収音信号から低域周波数成分を分離して、少なくとも上記バイノーラル収音信号の高域周波数成分を遅延させたうえで、分離した低域周波数成分と、遅延させた高域周波数成分とを合成し、上記２つのスピーカから聴取位置までの伝達関数に基づいて、合成した信号に対して、所要の信号処理を施して、上記聴取位置において３次元音響を再生するようにしたことを特徴とする音響再生方法。
【請求項９】
２つのスピーカを用いて３次元音響を再生する音響再生方法として、
入力信号から低域周波数成分を分離して、少なくとも上記入力信号の高域周波数成分を遅延させたうえで、分離した低域周波数成分と、遅延させた高域周波数成分とを合成し、上記２つのスピーカから聴取位置までの伝達関数に基づいて、少なくとも上記入力信号に含まれる低域周波数成分の信号に対して、所要の信号処理を施して、上記聴取位置において３次元音響を再生するようにしたことを特徴とする音響再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元の立体的な音響再生が可能な音響再生装置と、音響再生方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、３次元の立体音場を再現するための音場再生システムとしては、例えば、聴取者の前方と後方にそれぞれ２個ずつ、合計４個のスピーカで３次元の立体音響を再生する音響システムがある。
また、上記したような音響再生システムの他に、２つにスピーカで３次元の立体音場を再現する３次元再生システムなども提案されている。
２つのスピーカを用いて３次元の立体音場を再現する音響再生システムを利用して、コンサートホールの聞こえをリスニングルームで再現する場合には、コンサートホールにおいて、楽器などの音源から発せられ、ホールの響きなどを伴って聴衆の耳に到達する音響信号が必要になる。このような音響信号は、人間の頭部の形状をもとにしたダミーヘッドの両耳位置にマイクロフォンを取り付けたダミーヘッドマイクロフォンを用いて収音する、いわゆるバイノーラル収音により得られることが知られている。
バイノーラル収音は、例えばコンサートホールの客席にダミーヘッドマイクロフォンを設置して聴衆の耳に到達する音響信号を直接的に収音する方法と、測定またはシミュレーションで求めた音源位置から聴取者の耳までの伝達特性を楽器などの音源信号に電気的に畳み込むことにより収音する方法がある（特許文献１）。前者の直接的に収音する収音方法の場合は、音源からの音に対して音源位置から聴取者の耳までの伝達特性が音響的に畳み込まれることになる。
但し、これらの音響再生システムでは、リスニングルームに設置されたスピーカ位置から聴取者の位置までの伝達特性が不要になるので、このような伝達特性をキャンセルするフィルタを設ける必要がある。
【０００３】
また、ダミーヘッドマイクロフォンで収録した鼓膜上の音をスピーカで聴取者の鼓膜へ伝えるために、再生スピーカから聴取者までの伝達特性をキャンセルする技術としては、ＴＲＡＤＩＳ(True Reproduction of All Directional Information by Stereophony)や、ＯＳＳ(Ortho-Stereophonic System)のような技術が開発されており、これにコンサートホールのような演奏された室内の伝達特性を挿入する技術を組み合わせたような技術も提案されている（特許文献２）。
【０００４】
また、特許文献３には、音像制御に有効とされる周波数帯域をフィルタで分離し、その帯域の信号に対して音像制御処理を行い、演算量を低減させる方法が、また特許文献４には帯域分割の数を増やして信号処理を行い、自然な拡がりをもつ音像を再生させる方法が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１１５０９８号公報
【特許文献２】特開平１０−７０７９８号公報
【特許文献３】特開平５−３０６００号公報
【特許文献４】特開平７−１０７５９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記したようなバイノーラル収音における音源位置から聴取者の耳までの伝達特性である頭部伝達特性は、頭部回折伝達関数とも呼ばれ、音源方向（角度）をパラメータとして測定される。
しかしながら、このような頭部伝達特性は、頭部形状と耳介形状に依存するので聴取者ごとに異なるものとされる。特に、高域周波数帯域の特性は、個人差が大きいため、多くの人に当てはまるような頭部伝達特性を広帯域にわたって実現することができなかった。
また、バイノーラル収音により収音した音響信号を再生したときの再生音像の品質を向上させるには、理論的には聴取者ごとに収音装置を最適化する必要がある。つまり、聴取者ごとに頭部伝達特性を測定して最適化する必要があるため、一般向けに実用化した収音装置を構築することができなかった。
【０００７】
そこで、多くの聴取者に当てはまるように、或る程度の誤差を許容して畳み込みを行い、頭部伝達特性を一般化することが考えられるが、広帯域にわたり頭部伝達特性を一般化すると、立体音響の音像定位が不安定になり、本来は前方の音像として知覚されるべき音像が後方の音像として誤知覚される、いわゆる前後反転誤知覚が発生するおそれがあった。
【０００８】
また、上記したような頭部伝達特性のバラツキは、聴取者の頭部形状や耳介形状のバラツキと、音源から到来する音波の波長との関係によって生じる。
このため、聴取者ごとの頭部伝達特性のバラツキは、低域周波数成分では小さく、高域周波数成分では大きくなる。
【０００９】
そこで、収音時に収音する音響帯域に上限を設けて低域周波数のみを対象に収音を行うようにすれば、頭部伝達特性を一般化することは可能とされるが、その場合は高域周波数成分の無い不自然な音響になってしまうという欠点があった。
【００１０】
このように、従来のバイノーラル収音では、頭部伝達特性を一般化（標準化）するのが難しいため、自然な音響でしかも大多数の聴取者に目的とする音像定位感を与えることはできないものであった。
【００１１】
これまで説明した音源から聴取者の耳までの伝達特性の個人差に由来する問題は、上述したような原音場の音源位置から聴取者の耳までの伝達特性の再現だけでなく、リスニングルームでの再生スピーカから聴取者の耳までの伝達特性をキャンセルするキャンセリングフィルタにも影響を与える。
【００１２】
すなわち、キャンセリングフィルタの特性も、聴取者の伝達特性に依存するので、厳密には聴取者ごとにキャンセリングフィルタを設計する必要がある。
このようなキャンセリングフィルタの特性も、一般化することが可能であるが、特に高域周波数帯域では誤差が大きくなるので、キャンセリング効果が小さくなり、音像方向の知覚が不安定になるという欠点があった。
【００１３】
そこで、本発明は上記したような点を鑑みてなされたものであり、その目的は、標準的な頭部伝達特性を用いて、聴取者に対して目的とする音像定位感を与えることができる音響再生装置と音響再生方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の目的を達成するために、本発明の音響再生装置は、２つのスピーカを用いて３次元音響を再生する音響再生装置であって、バイノーラル収音信号から低域周波数成分を分離する分離手段と、少なくともバイノーラル収音信号の高域周波数成分を遅延させる遅延手段と、分離手段で分離した低域周波数成分と、遅延手段で遅延させた高域周波数成分とを合成する合成手段と、２つのスピーカから聴取位置までの伝達関数に基づいて、合成手段から出力される信号に対して、所要の信号処理を施して３次元音響再生信号を生成する３次元音響信号生成手段とを備えている。
【００１５】
また本発明の音響再生装置は、２つのスピーカを用いて３次元音響を再生する音響再生装置であって、入力信号から低域周波数成分を分離する分離手段と、少なくとも入力信号の高域周波数成分を遅延させる遅延手段と、２つのスピーカから聴取位置までの伝達関数に基づいて、少なくとも、入力信号に含まれる低域周波数成分の信号に対して、所要の信号処理を施して３次元音響再生信号を生成する３次元音響信号生成手段とを備えている。
【００１６】
また、本発明の音響再生方法は、２つのスピーカを用いて３次元音響を再生する音響再生方法であって、バイノーラル収音信号から低域周波数成分を分離して、少なくともバイノーラル収音信号の高域周波数成分を遅延させたうえで、分離した低域周波数成分と、遅延させた高域周波数成分とを合成し、２つのスピーカから聴取位置までの伝達関数に基づいて、合成した信号に対して所要の信号処理を施して、聴取位置において３次元音響を再生するようにした。
【００１７】
また、本発明の音響再生方法は、２つのスピーカを用いて３次元音響を再生する音響再生方法であって、入力信号から低域周波数成分を分離して、少なくとも入力信号の高域周波数成分を遅延させたうえで、分離した低域周波数成分と、遅延させた高域周波数成分とを合成し、２つのスピーカから聴取位置までの伝達関数に基づいて、少なくとも入力信号に含まれる低域周波数成分の信号に対して所要の信号処理を施して、聴取位置において３次元音響を再生するようにした。
【００１８】
上記したような本発明によれば、入力される入力信号或いはバイノーラル収音信号の高域周波数成分を遅延させるようにしているので、入力信号或いはバイノーラル収音信号の低域周波数成分が先行した音響信号を再生することが可能になる。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明によれば、入力信号或いはバイノーラル収音信号の低域周波数成分が先行した音響信号を再生することが可能になるので、標準的な頭部伝達特性を利用して３次元音響特性を生成した場合でも、再生音場の聴取者に対して、目的とする音像を知覚させることが可能になり、より自然で豊かな３次元音響を再生することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態としての音響装置について説明する。
本実施の形態としての音響装置を説明する前に、物理的な音響情報と、聴取者により主観的に知覚される音響現象の関係、及び人間の音像知覚に関する聴覚の性質について説明しておく。
【００２１】
先ず、図１及び図２を用いて物理的な音響情報（音場情報）と、聴取者により主観的に知覚される音響現象（音像位置の知覚など）の関係について説明していく。
【００２２】
図１は、音場空間における音源位置と、聴取者により知覚される音像位置との関係を説明する説明図であり、図１（ａ）には実音場における音源位置と聴取者により知覚される知覚音像位置との関係が、図１（ｂ）には再生音場における再生位置と聴取者により知覚される知覚音像位置との関係がそれぞれ示されている。
【００２３】
一般的には、実音場、再生音場に関わらず音場空間に音源がある場合は、聴取者により知覚される知覚音像位置と物理的な音像位置とは異なる場合が多い。
例えば、図１（ａ）に示すような実音場の実音場空間１に実音源２が配置されている場合、聴取者Ｕ１により知覚される知覚音像３の位置と、実音源２の位置とが異なることがある。
【００２４】
また、図１（ｂ）に示すような再生音場空間４に再生音源として２つの再生スピーカ５，５が配置されている場合、聴取者Ｕ２により知覚される知覚音像６は破線で示すような位置に感じられることがある。
【００２５】
これは音場空間において聴取者が音像位置を知覚するための物理的な手がかりが、聴取者の両耳に得られる音響（両耳聴取音）であり、音響的な物理空間と主観的な心理空間とを結び付ける境界は両耳での音響信号であることによるものと考えることができる。
したがって、もし何らかの手段を用いて、図１（ａ）に示すような実音場の聴取者Ｕ１と同じ音響を、図１（ｂ）に示すような再生音場で再現できるならば、再生音場の聴取者Ｕ２は実音場と同じ音像を知覚できると考えられる。
このような考えのもとに、聴取者の両耳位置での音響を収音することを目的としてマイクロフォンとしてダミーヘッドマイクロフォンが知られている。
ダミーヘッドマイクロフォンは、例えば人間の頭部の形状大きさと耳介の形状大きさを模して作成したダミーヘッドの両耳位置にマイクロフォンを取り付けることによって構成される。
【００２６】
図２は、ダミーヘッドマイクロフォンによる収音例の説明図である。
この図２に示すように、ダミーヘッドマイクロフォン１３により収音を行う場合は、本来、実音場空間１１内において聴取者が聴取すべき聴取位置にダミーヘッドマイクロフォン１３を配置して、実音源１２から直接到来する直接音と壁や床天井などで反射してくる反射音をダミーヘッドの両耳位置にそれぞれ取り付けたマイクロフォンで収音する。そして、それぞれのマイクロフォンで収音した音を左収音信号ＳLと右収音信号ＳRとして出力するように構成されている。
【００２７】
次に、図３及び図４を用いて人間の音像知覚に関する聴覚の性質について説明する。
人間の聴覚は、同じ音源に由来する音の間では、聴取者の耳に速く到来した音の方向に音像が定位するという性質がある。
このような人間の聴覚の性質を図３により説明する。
先ず、図３（ａ）に示すような音響装置を考える。この場合、スピーカ２３からは音源２１からの音源信号をそのまま再生音として出力される。またスピーカ２４からは音源２１からの音源信号を遅延回路２２により遅延させた信号が再生音として出力される。
【００２８】
このとき、図３（ａ）に示すような位置で聴取する聴取者Ｕには、図３（ｂ）に示すようなタイミングで再生音が到来することになる。
すなわち、聴取者Ｕには、先ず、スピーカ２３の再生音が到来する。そして、遅延回路２２による遅延時間だけ遅れたタイミングでスピーカ２４の再生音が到来することになる。この場合、図３（ａ）に示す聴取者Ｕの音像知覚位置は、先に再生音が到来することになるスピーカ２３の位置になる。
なお、聴取者Ｕの左耳ＥＬに到達するスピーカ２３，２４からの再生音より、聴取者Ｕの右耳ＥＲに到達するスピーカ２３，２４の再生音のほうが僅かに遅れて到達している。これは、スピーカ２３，２４から聴取者Ｕの左耳ＥＬまでの距離より、スピーカ２３，２４から聴取者Ｕの右耳ＥＲまでの距離のほうが長いためである。
【００２９】
そして、本願発明者らは聴覚の性質についてさらなる検討を行った結果、人間の聴覚は同じ音源に由来する音を低域周波数成分と高域周波数成分とに分け、低域周波数成分に音源方向に関する情報を含ませるように構成する。そして、低域周波数成分を時間的に先となるように出力すると、高域周波数成分に含まれる音源方向の情報が正確でなくても、聴取者に対して音像定位を明確に知覚させることができることがわかった。
【００３０】
このような人間の聴覚の性質を図４により説明すると、図４（ａ）に示す音響装置では、音源２１とスピーカ２３との間に低域周波数成分通過フィルタ２５が設けられ、音源２１とスピーカ２４との間には高域周波数成分通過フィルタ２６と遅延回路２２が設けられている。
したがって、スピーカ２３からは低域周波数成分通過フィルタ２５を通過した音源２１の音源信号だけを再生音として出力するようにしている。また、スピーカ２４からは高域周波数成分通過フィルタ２６を通過した音源２１の高域周波数成分の音源信号を遅延回路２２により遅延させた信号だけを再生音として出力するようにしている。
【００３１】
このとき、図４（ａ）に示すような位置で聴取する聴取者Ｕには、図４（ｂ）に示すようなタイミングで再生音が到来することになる。
すなわち、この場合も、聴取者Ｕには、先ず、スピーカ２３の再生音（低域周波数成分）が到来する。そして、遅延回路２２による遅延時間だけ遅れたタイミングでスピーカ２４の再生音（高域周波数成分）が到来することになる。したがって、図４（ａ）に示す聴取者Ｕは、先に到来するスピーカ２３の再生音、すなわち、スピーカ２３から再生される低域音により音像の知覚が得られることになる。そして、この場合は、スピーカ２３から再生される低域音と同じ音源の音については、聴取者Ｕに対して音像を明確に知覚させることができるようになる。
【００３２】
ところで、通常のインテンシティ方式のステレオ再生システムでは、例えば、左スピーカから再生される再生音は聴取者の左耳だけでなく右耳にも到達することになる。
このため、図２に示したダミーヘッドマイクロフォン１３で収音した収音信号をインテンシティ方式のステレオ再生システムで再生する場合には、ダミーヘッドマイクロフォン１３で収音した左収音信号ＳLに対応した左耳音と、右収音信号ＳRに対応した右耳音を、聴取者の左右それぞれの耳だけに到達させることはできない。
【００３３】
そこで、ダミーヘッドマイクロフォンで収音した左収音信号と右収音信号を２チャネルのステレオ再生システムで再生する場合には、リスニングルームにおける再生スピーカから聴取者の耳までの伝達特性をキャンセルできる３次元音響再生信号生成フィルタを用いることが知られている。そして、このような３次元音響再生信号生成フィルタを用いると、フィルタの左チャネルに入力された信号は聴取者の左耳にのみ再生され、フィルタの右チャネルに入力された信号は聴取者の右耳にのみ再生される。
【００３４】
図５は、３次元音響再生信号生成フィルタの構成を示した図である。
なお、図５においては、聴取者Ｕの前方左右にそれぞれスピーカが配置されている場合を例に挙げて説明する。
また、図５では、再生音場空間３９における左スピーカ３７から聴取者Ｕの左耳ＥＬに至る経路の頭部回折伝達関数をＨLS、右スピーカ３８から聴取者Ｕの右耳ＥＲに至る経路の頭部回折伝達関数をＨRSとする。また左スピーカ３７から聴取者Ｕの右耳ＥＲに至る経路の頭部回折伝達関数をＨLO、右スピーカ３８から聴取者Ｕの左耳ＥＬに至る経路の頭部回折伝達関数をＨROとする。
【００３５】
この図５に示す３次元音響再生信号生成フィルタ３０は、この図には示していないダミーヘッドマイクロフォンからの左収音信号ＳLinが左チャネル信号、右収音信号ＳRinが右チャネル信号として入力される。
左チャネル信号とされる左収音信号ＳLinは、加算器３１とクロストークキャンセル部３２とに入力される。また、右チャネル信号とされる右収音信号ＳRinは、加算器３４とクロストークキャンセル部３３とに入力される。
クロストークキャンセル部３２，３３は、それぞれ左スピーカ３７から聴取者Ｕの右耳ＥＲへのクロストークトーク成分と、右スピーカ３８から聴取者Ｕの左耳ＥＬへのクロストークトーク成分をキャンセルするためのフィルタとされる。
この場合、クロストークキャンセル部３２の伝達特性ＣRは−ＨRO／ＨRSと示される。またクロストークキャンセル部３３の伝達特性ＣLは−ＨLO／ＨLSと示される。
そして、このようなクロストークキャンセル部３２を通過した左収音信号ＳLinがキャンセル信号として加算器３４に入力される。またクロストークキャンセル部３３を通過した右収音信号ＳRinがキャンセル信号が加算器３１に入力される。
【００３６】
加算器３１は、入力される左収音信号ＳLinと、クロストークキャンセル部３３からのキャンセル信号を加算して出力する。このような加算器３１の出力は補正ブロック部３５に供給される。
加算器３４は、入力される右収音信号ＳRinとクロストークキャンセル部３２からのキャンセル信号を加算して補正ブロック部３６に供給するようにされる。
【００３７】
補正ブロック部３５は、左チャネルについて左スピーカ３７を含む再生系の補正を行うためのブロック部であり、クロストークキャンセル部３３により生じる特性の変化を補正するための補正部３５ａと、スピーカ特性を補正するスピーカ補正部３５ｂによって構成される。このような補正部３５ａの伝達特性は１／（１−ＣL・ＣR）と示される。また補正部３５ｂの伝達特性は１／ＨLSと示されることになる。このような補正ブロック部３５の出力は、３次元音響再生信号生成フィルタ３０から左収音信号ＳLoutとして出力される。
【００３８】
また補正ブロック部３６は、右チャネルについて右スピーカ３８を含む再生系の補正を行うためのブロック部であり、クロストークキャンセル部３２により生じる特性の変化を補正するための補正部３６ａと、スピーカ特性を補正するスピーカ補正部３６ｂによって構成される。このような補正部３６ａの伝達特性は１／（１−ＣL・ＣR）と示される。また補正部３６ｂの伝達特性は１／ＨRSと示されることになる。このような補正ブロック部３６の出力は、３次元音響再生信号生成フィルタ３０から右収音信号ＳRoutとして出力される。
【００３９】
そして、このような３次元音響再生信号生成フィルタ３０から出力される左収音信号ＳLoutを再生音場空間３９の左スピーカ３７に、右収音信号ＳRoutを再生音場空間３９の右スピーカ３８に入力する。すると、再生音場空間の聴取者Ｕの左耳ＥＬには、３次元音響再生信号生成フィルタ３０に入力した左収音信号ＳLinに対応した左耳音だけを再生することができる。また、聴取者Ｕの右耳ＥＲには、同じく３次元音響再生信号生成フィルタ３０に入力した右収音信号ＳRinに対応した右耳音だけを再生することができる。
【００４０】
ここで、従来から問題になっていることであるが、人間の頭部伝達特性は聴取者ごとに異なるため、厳密にはダミーヘッドマイクロフォンを聴取者ごとに用意する必要がある。また頭部回折伝達関数ＨLS、ＨLO、ＨRS、ＨROは、聴取者に強く依存するので、聴取者に最適な音像品質を提供するには頭部伝達特性を個人ごとに測定する必要がある。
しかしながら、実際には標準的な特性を有するダミーヘッドマイクロフォンと頭部回折伝達関数とを用いて行われるので、十分な音像品質を提供することはできないものであった。
【００４１】
但し、聴取者ごとの音響特性と、標準的なダミーヘッドマイクロフォンの指向特性や頭部伝達特性により求められる標準的な音響特性とでは、約１ｋＨｚまでは、聴取者の音響特性と標準的な音響特性との間にほとんど違いは無いが、約３ｋＨｚ以上になると違いが大きくなる傾向にある。
【００４２】
以下、これまでの説明を踏まえて本実施の形態の音響装置について説明する。
図６は、第１の実施の形態としての音響装置の構成を示した図である。
この図６に示す音響装置は、収音ブロックと、音響再生装置である再生ブロックとから構成される。
収音ブロックは、実音場空間１１に配置したダミーヘッドマイクロフォン１３により構成される。収音ブロックでは、ダミーヘッドマイクロフォン１３で収音し、電気信号に変換した左収音信号ＳL1と右収音信号ＳR1を、再生ブロック側のマイクロフォンアンプ部４０に出力するようにされる。
【００４３】
マイクロフォンアンプ部４０は、周波数帯域分離フィルタ４１、遅延回路４２、加算器４３，４４によって構成される。
周波数帯域分離フィルタ４１は、ダミーヘッドマイクロフォン１３から入力される左収音信号ＳL1と右収音信号ＳR1を、例えば約３ｋＨｚを境にして、それぞれの低域周波数成分の信号（低域周波数信号）ＳLL，ＳRLと、高域周波数成分の信号（高域周波数信号）ＳLH，ＳRHに分離するようにされる。
これは、標準的なダミーヘッドマイクロフォン１３と聴取者の頭部回折伝達特性の誤差が約１ｋＨｚから大きくなり始め、約３ｋＨｚを超えるとさらに大きくなること、及び、音声や楽器音などは基本周波数成分は、高くても３ｋＨｚ以内に含まれていることから、本実施の形態では境界周波数を３ｋＨｚに設定している。
なお、周波数帯域分離フィルタ４１の境界周波数は、必ずしも３ｋＨｚに設定する必要はなく、例えば１ｋＨｚから３ｋＨｚの間であれば任意の周波数に設定可能である。
【００４４】
周波数帯域分離フィルタ４１で分離された左高域周波数信号ＳLHと右高域周波数信号ＳRHは、遅延回路４２に入力される。遅延回路４２では、入力される左高域周波数信号ＳLHと右高域周波数信号ＳRHを設定された遅延時間分だけ遅延させて出力するようにされる。
この場合の遅延回路４２における左高域周波数信号ＳLHと右高域周波数信号ＳRHの出力タイミングは、左低域周波数信号ＳLLと右低域周波数信号ＳRLの出力タイミングより数ミリ秒から数十ミリ秒だけ遅延させて出力するようにしている。但し、このような遅延時間は、最終的に遅れて再生されることになる高域音が、低域音の反響音（エコー音）として聴取者Ｕに対して聞こえることない時間内に設定すればよい。
【００４５】
加算器４３は、遅延回路４２からの左高域周波数信号ＳLHと、周波数帯域分離フィルタ４１からの左低域周波数信号ＳLLとを加算するようにされる。そして、このような加算器４３の加算出力を左収音信号ＳL2として出力するようにしている。
【００４６】
加算器４４は、遅延回路４２からの右高域周波数信号ＳRHと周波数帯域分離フィルタ４１からの右低域周波数信号ＳRLとを加算するようにされる。そして、このような加算器４４の加算出力を右収音信号ＳR2として出力するようにしている。
【００４７】
ここで、再生ブロックが２チャネルのスピーカにより構成される場合は、マイクロフォンアンプ部４０から出力される左収音信号ＳL2と右収音信号ＳR2を３次元音響再生信号生成フィルタ３０に入力するようされる。
３次元音響再生信号生成フィルタ３０は、先に図５を用いて説明したように、再生音場空間４５において、スピーカ４６，４７から聴取者Ｕの耳までの伝達特性をキャンセルできるフィルタとされ、マイクロフォンアンプ部４０から入力される左収音信号ＳL2と右収音信号ＳR2を、左収音信号ＳL3と右収音信号ＳR3として対応するスピーカ４６，４７に入力するようにしている。
【００４８】
したがって、このように構成すれば、実音場空間１１に配置されるダミーヘッドマイクロフォン１３の左耳位置において収音した左耳音を、再生音場空間４５の聴取者Ｕの左耳ＥＬだけに再生することができる。またダミーヘッドマイクロフォン１３の右耳位置において収音した右耳音を聴取者Ｕの右耳ＥＲだけに再生することができる。
【００４９】
一方、再生ブロックがヘッドフォンにより構成される場合は、マイクロフォンアンプ部４０から出力される左収音信号ＳL2と右収音信号ＳR2を、ヘッドフォン用フィルタ４８を介してヘッドフォン４９に入力するようにしている。ヘッドフォン用フィルタ４８は、ヘッドフォン４９の特性に合わせて補正を行うためのフィルタとされる。
【００５０】
したがって、この場合も、ヘッドフォン４９を装着した聴取者Ｕの左耳ＥＬには、実音場空間１１のダミーヘッドマイクロフォン１３の左耳位置において収音した左耳音だけを再生することができる。また聴取者Ｕの右耳ＥＲにはダミーヘッドマイクロフォン１３の右耳位置において収音した右耳音だけに再生することができる。
【００５１】
そのうえで、本実施の形態の音響装置では、２チャネルスピーカ再生、或いはヘッドフォン再生のいずれの場合でも、マイクロフォンアンプ部４０において、ダミーヘッドマイクロフォン１３から入力される左収音信号ＳL1と右収音信号ＳR1の高域周波数成分だけを遅延回路４２により遅延させるようにしている。すなわち、本実施の形態では、個人差が大きい頭部伝達関数の影響が音像知覚として現れやすい高域周波数成分だけを遅延させるようにしている。
【００５２】
したがって、図６に示したような音響装置によれば、スピーカからは、個人差の影響が小さい低域周波数成分の再生音が先行して出力されるので、聴取者Ｕは、先に到来する低域周波数成分の再生音により音像定位感を知覚させることができるようになる。
すなわち、本実施の形態の音響装置によれば、音像知覚に対する個人差の影響を小さく抑えることができるので、３次元音響再生信号生成フィルタ３０を標準的な頭部伝達特性を用いて構成した場合でも、聴取者Ｕに目的とする音像定位感、例えば実音場空間１１にいるような音像定位感を知覚させることができるようになる。
また、標準的な頭部伝達特性を有するダミーヘッドマイクロフォン１３を用いて収音されたバイノーラル収音信号が入力された場合でも、聴取者Ｕに対して目的とする音像定位感を与えることができる。
【００５３】
また、この場合は全体のエネルギーの足りない分については高音域により補うことで、全体としての音楽性が損なわれるといったこともない。
【００５４】
なお、図６に示す音響装置では、遅延回路４２が独立して設けられているものとして説明したが、遅延回路４２は必ずしも独立して構成する必要はなく、例えば周波数帯域分離フィルタ４１の位相遅延特性を利用して構成することも可能である。
【００５５】
図７は、本発明の第２の実施の形態としての音響装置の構成を示した図である。
なお、図６に示した音響装置と同一部位には同一番号を付して詳細な説明は省略する。  この図７に示す音響装置は収音ブロックに設けられているマイクロフォンアンプ部５０の構成が上記図６に示した音響装置とは異なるものとされる。
【００５６】
この場合のマイクロフォンアンプ部５０は、ダミーヘッドマイクロフォン１３から入力される左収音信号ＳL1と右収音信号ＳR1が遅延回路４２と低域周波数成分分離フィルタ５１に入力されている。
低域周波数成分分離フィルタ（ＬＰＦ）５１では、例えば入力される左収音信号ＳL1と右収音信号ＳR1から３ｋＨｚ以下の低域周波数成分だけを分離するようにされる。
なお、本実施の形態では、低域周波数成分分離フィルタ５１で分離可能な周波数帯域を３ｋＨｚ以下としているが、あくまでも一例であり、例えば１ｋＨｚから３ｋＨｚの間であれば、任意の周波数に設定可能であることは言うまでもない。
【００５７】
低域周波数成分分離フィルタ５１から出力される左低域周波数信号ＳLLは、加算器４３に入力される。また低域周波数成分分離フィルタ５１から出力される右低域周波数信号ＳRLは加算器４４に入力される。
【００５８】
加算器４３では、遅延回路４２により遅延された左収音信号ＳL1と、低域周波数成分分離フィルタ５１からの左低域周波数信号ＳLLとを加算して、その加算出力を左収音信号ＳL2として出力するようにしている。
加算器４４では、遅延回路４２により遅延された右収音信号ＳR1と、低域周波数成分分離フィルタ５１からの右低域周波数信号ＳRLとを加算して、その加算出力を右収音信号ＳR2として出力するようにしている。
【００５９】
つまり、この図７に示す音響装置のマイクロフォンアンプ部５０は、上記図６に示したマイクロフォンアンプ部４０に設けられていた周波数帯域分離フィルタ４１の代わりに、低域周波数成分のみを分離する低域周波数成分分離フィルタ５１を設けるようにしたものである。
【００６０】
この図７に示すように音響装置を構成した場合も、スピーカ４６，４７からは低域周波数成分の再生音が先行して出力されるので、２チャネルスピーカ再生、或いはヘッドフォン再生のいずれの場合でも、聴取者Ｕは先に到来する低域周波数成分の再生音により音像定位感を知覚させることができるようになる。
つまり、上記図６に示した音響装置と同様に、標準的な頭部伝達特性を利用して３次元音響再生信号生成フィルタ３０の３次元音響特性を設定した場合でも、聴取者Ｕに対して目的とする音像定位感を知覚させることができる。
また、標準的な頭部伝達特性を有するダミーヘッドマイクロフォン１３を用いて収音を行った場合でも、聴取者Ｕに目的とする音像定位感を知覚させることができる。
【００６１】
なお、上記図６、図７に示した音響装置では、ダミーヘッドマイクロフォン１３を用いて実音場空間１１からバイノーラル収音により収音信号を得るようにしているが、これはあくまでも一例であり、例えばダミーヘッドの代わりに人間の両耳にマイクロフォンを装着しても、同様にバイノーラル収音により収音信号を得ることも可能である。
【００６２】
また、これまで説明した音響装置では、収音ブロックに入力される左収音信号ＳL1と右収音信号ＳR1をダミーヘッドマイクロフォン、或いは人体の両耳にマイクロフォンを取り付けて収音することにより、バイノーラル収音を行うようにしているが、これはあくまでも一例であり、例えばバイノーラル収音により収音されていない音源信号を利用することも可能とされる。
【００６３】
次に、そのような音響装置について説明する。
図８は、本発明の第３の実施の形態としての音響装置の構成を示した図である。
なお、図６に示した音響装置と同一部位には同一番号を付して詳細な説明は省略する。
この図８に示す音響装置には、バイノーラル収音信号生成回路６０が設けられている点が、上記図６に示した音響装置の構成とは異なるものとされる。
この場合、バイノーラル収音信号生成回路６０では、例えば室内空間における音波の伝達経路ごとの伝達特性と、聴取位置への入射角度ごとの頭部伝達特性とを、音源信号に対して畳み込み演算することで、伝達経路の総和を聴取音とする信号を得るようにしている。
これにより、バイノーラル収音信号生成回路６０において、音源信号からバイノーラル収音信号に相当する信号、すなわち、左収音信号ＳL1と右収音信号ＳR1に相当する信号を得るようにしている。
【００６４】
このとき、バイノーラル収音信号生成回路６０に入力される音源信号は、例えば既存ソースの音声信号や、電子楽器などにより合成した音声信号などの何れでも良い。また、その音声方式もモノラル方式、ステレオ方式、サラウンド方式などの何れの音声方式でも構わないものとされる。
【００６５】
ここで、バイノーラル収音信号生成回路６０における左収音信号と右収音信号の生成方法の一例を図９〜図１４を参照しながら説明する。
バイノーラル収音信号生成回路６０において左収音信号ＳL1と右収音信号ＳR1を生成するには、先ず、コンサートホールなどの音響特性と音源の放射指向特性をもとに音源から放射される音がどのように室内空間に伝搬するかを算出する。
具体的には、先ず、コンサートなどの音響空間の形状と壁面・床・天井の反射吸音特性などの壁面音響特性と、音源位置及び音源の放射指向特性、聴取点位置、聴取マイクの指向特性のに基づいて音源から聴取位置までの音波の伝搬特性を算出する。
【００６６】
図９（ａ）は、室内空間において音源位置から聴取位置における聴取者の両耳までの実際の伝達経路を模式的に示した図である。
この図９（ａ）に示すようなコンサートホールなどの実音場空間１１では、その壁面・床・天井等を反射して、様々な方向から聴取位置（この場合は聴取位置には破線で示すようなダミーヘッドマイクロフォン１３が配置されている）に向かって音波が到来することになる。
【００６７】
ここで、上記図９（ａ）に示したような音源から聴取位置までの音波の伝搬をシミュレーションによって精密に算出するには、図９（ｂ）に実線で示したように、聴取位置から見た音源方向と音源距離を算出し、その音源方向と音源距離における頭部回折伝達関数データに対して音源信号を畳み込み演算する。
このとき、音源方向と音源距離における頭部回折伝達関数データは、予め、音源方向と音源距離ごとに測定してメモリに格納しておいた頭部回折伝達関数データから、最も近い角度の頭部回折伝達関数データを引き出して、それを元に所望の角度（音源方向）の頭部回折伝達関数データを補間処理により得ることが考えられる。
【００６８】
また、上記した頭部回折伝達関数データは、音源方向だけでなく、音源からの距離によっても異なるものとされる。これは、図１０（ａ）（ｂ）に示すように、聴取者の左右の耳から音源位置までの距離が違う場合は、音源方向θが同じであっても入射角度が異なるからである。
【００６９】
例えば、音源１１が聴取者Ｕから離れた位置にある場合、聴取者Ｕの左耳ＥＬに到達する音波の入射角度θLfと、聴取者Ｕの右耳ＥＲの入射角度θRfは図１０（ａ）のように示される。これに対して、音源１１が聴取者Ｕの近くにある場合、聴取者Ｕの左耳ＥＬに到達する音波の入射角度θLnと、聴取者Ｕの右耳ＥＲに到達する音波の入射角度θRnは図１０（ｂ）のように示されることになる。
したがって、図１０（ａ）（ｂ）から分かるように、聴取者Ｕから音源までの距離が違う場合は、音源方向θが同じであっても、聴取者Ｕの左右の耳に入射される入射角度が異なるものとなり、結果的には頭部回折伝達関数データが異なることになる。
【００７０】
このため、図１１に示すように、聴取者の両耳に対する音源方向と頭部回折関数データとを対応させた対応テーブルを、音源から聴取までの距離に応じて用意しておくようにする。例えば、図１１（ａ）には、音源位置から聴取位置までの距離が遠距離のときの対応テーブルの一例が、図１１（ｂ）には、音源位置から聴取位置までの距離が近距離のときの対応テーブルの一例がそれぞれ示されている。
なお、このような対応テーブルは、格納するメモリの記憶容量に制限がなければ、音源までの距離を細分化して、細分化した音源距離と音源方向をパラメータにした頭部回折伝達関数データの対応テーブルをメモリに格納するといったことも可能である。
【００７１】
また図１２（ａ）は、室内空間において音源位置から聴取位置における聴取者の中心位置までの実際の伝達経路を模式的に示した図である。
この場合も、聴取位置のダミーヘッドマイクロフォン１３には様々な方向から音波が到来することになる。
この場合も、音源１２から聴取位置までの音波の伝搬をシミュレーションによって精密に算出するには、図１２（ｂ）に実線で示したように、聴取位置から見た音源方向と音源距離を算出し、その音源方向と音源距離における頭部回折伝達関数データに対して音源信号に畳み込み演算する。
このとき、音源方向と音源距離における頭部回折伝達関数データも、上記同様、予め、音源方向と音源距離ごとに測定してメモリに格納しておいた頭部回折伝達関数データから、最も近い角度の頭部回折伝達関数データを引き出して、それを元に所望の角度（音源方向）の頭部回折伝達関数データを補間処理により得ることが考えられる。
【００７２】
この場合の頭部回折伝達関数データも、音源方向だけでなく、音源からの距離によっても異なるものとされる。これは、図１３に示すように、聴取者の中心位置から音源までの距離が違う場合は、音源方向θが同じであっても入射角度が異なるからである。
【００７３】
このため、図１４（ａ）（ｂ）に示すように、聴取者の中心位置に対する音源方向と頭部回折関数データとを対応させた対応テーブルを、音源から聴取までの距離に応じて用意しておくようにする。
なお、このような対応テーブルも、格納するメモリの記憶容量に制限がなければ、音源までの距離を細分化して、音源距離と音源方向をパラメータにした頭部回折伝達関数データの対応テーブルをメモリに格納可能であることは言うまでもない。
【００７４】
また、本実施の形態の音響装置の収音ブロックの構成は他にも考えられるものである。
図１５〜図１８は本実施の形態の音響装置の再生ブロックの他の構成例を示した図である。なお、図１５〜図１８には、２チャネルスピーカ再生ブロックのうち、１チャネル分のスピーカ再生系の構成だけが示されている。
この図１５に示す再生ブロックは、低域周波数成分通過フィルタ（ＬＰＦ）６１、高域周波数成分通過フィルタ（ＨＰＦ）６２、遅延回路６３、３次元音響再生信号生成フィルタ６４，６５、加算器６６、スピーカ６７によって構成される。
この図１５に示すような再生ブロックでは、この図には示していない前段の収音ブロックからの入力信号のうち、低域周波数成分通過フィルタ（ＬＰＦ）６１を通過した低域周波数成分については、３次元音響再生信号生成フィルタ６４で３次元音響再生信号を生成するためのフィルタ処理を行うようにされる。
一方、収音ブロックからの入力信号のうち、高域周波数成分通過フィルタ（ＨＰＦ）６２を通過した高域周波数成分については、遅延回路６３で所定時間だけ遅延させた後、３次元音響再生信号生成フィルタ６５で３次元音響再生信号を生成するためのフィルタ処理を行うようにされる。そして、３次元音響再生信号生成フィルタ６４の出力と、３次元音響再生信号生成フィルタ６５の出力を加算器６６で加算してスピーカ６７から出力するように構成されている。
【００７５】
また、図１６に示す再生ブロックは、３次元音響再生信号生成フィルタ６４の出力と、３次元音響再生信号生成フィルタ６５の出力とを加算することなく、３次元音響再生信号生成フィルタ６４から出力される低域周波数成分の再生信号についてはスピーカシステム６８の低域周波数を再生するウーファ６８ａにより再生する。そして、３次元音響再生信号生成フィルタ６５から出力される高域周波数成分の再生信号についてはスピーカシステム６８の中高域周波数を再生するツィータ６８ｂにより再生するように構成している。
【００７６】
したがって、図１５、図１６に示すように構成した場合でも、入力信号に含まれる高域周波数成分だけを遅延回路６３により所定時間だけ遅延させるようにしているので、入力信号の低域周波数成分だけを先行して再生することができる。これにより、再生音場の聴取者は、先に到来する低域周波数成分の再生音により音像定位感を知覚させることができるようになる。
【００７７】
また図１７に示す再生ブロックは、入力信号のうち、低域周波数成分通過フィルタ（ＬＰＦ）６１を通過した低域周波数成分信号と、入力信号を遅延回路６３により所定時間だけ遅延させた信号を加算器６６で加算する。そして、この加算器６６の加算出力を３次元音響再生信号生成フィルタ６４を通してスピーカ６７に供給するように構成されている。
【００７８】
また、図１８に示す再生ブロックは、ＬＰＦ６１から出力される低域周波数成分信号については、３次元音響再生信号生成フィルタ６４を通してスピーカシステム６８のウーファ６８ａにより再生し、遅延回路６３の出力については、スピーカシステム６８のツィータ６８ｂにより再生するようにされている。
【００７９】
この図１７、図１８に示すように構成した場合は、入力信号の低域周波数成分だけを先行して再生することができる。これにより、再生音場の聴取者は、先に到来する低域周波数成分の再生音により音像定位感を知覚させることができるようになる。
【００８０】
以下、これまで説明した本実施の形態の音響装置をＡＶシステムに適用した場合の構成例について説明する。
先ず、ＡＶシステムにおいて音源として用いられる記録メディアのデータ構造例について説明する。
図２１は、その場合の記録メディアのデータ構造の一例を模式的に示した図である。
この図２１（ａ）に示す記録メディアにおいては、例えば映像パケット、字幕パケット、及び複数の音声パケット１、音声パケット２・・・音声パケットｎからなるパックが構成され、その先頭にはパックヘッダが付加されている。パックヘッダには、例えば同期再生時に基準となる付加情報が与えられている。
【００８１】
音声パケットは、図２１（ｂ）に示すように、複数の音声チャネル１、音声チャネル２・・・音声チャネルｎから構成され、その先頭にはパケットヘッダが付加される。
パケットヘッダには、例えば音声制御に用いる各種制御データが記録される。
例えばサンプリング周波数、多重化チャネル数、クロスオーバー周波数、データ符号化方式を表すデータ符号化方式コードが、及び、音声信号再生方式の仕様（フォーマット）を表す音声信号仕様コードなどが記録される。
【００８２】
また、各音声チャネルは、図２１（ｃ）に示すように、データの先頭にチャネルヘッダが付加されている。チャネルヘッダには、例えばチャネル番号、周波数帯域、ゲイン、位相量を示した各データが付加情報として記録される。
【００８３】
ここで、上記したような光ディスクを再生可能なＡＶシステムの構成例について説明する。
図１９は、上記したＡＶシステムの構成を示したブロック図である。
なお、この場合、記録メディアには、音声データと共に映像データと字幕データが多重化されて記録されているものとする。
またこの場合、記録メディアに記録される音声データとしては、上記したようなダミーヘッドマイクロフォンで収音した信号を低域周波数成分と高域周波数成分とに分離して高域周波数成分を遅延させて、それを多重化した音声データが記録されているものとする。
【００８４】
この図１９において、光ディスク再生部７１は、光ディスクに記録されている多重化データを読み出すようにされる。
逆多重化回路７２は、読み出された多重化データから、ヘッダと、映像データ、字幕データ及び複数チャネルの音声データの検出及び分離を行うようにされる。
【００８５】
音声データデコード回路７３は、逆多重化回路７２から伝送されてくる音声データのデコードを行うようにされる。
このとき、音声データデコード回路７３は、デコードした音声データのうち、超低域周波数データは超低域周波数バッファ回路８１に出力し、低域周波数データは低域周波数バッファ回路８４に出力するようにされる。また、高域周波数データは高域周波数バッファ回路８８に出力するようにされる。
【００８６】
超低域周波数バッファ回路８１は、入力される超低域周波数データをアナログの超低域周波数信号に変換して出力するようにする。
また低域周波数バッファ回路８４は、入力される低域周波数データをアナログの低域周波数信号に変換し、高域周波数バッファ回路８８は、入力される高域周波数データをアナログの高域周波数信号に変換して出力するようにされる。
【００８７】
電力増幅回路８２は、超低域周波数バッファ回路８１からの超低域周波数信号を所定レベルまで増幅した後、サブウーファスピーカシステム８３に出力し、サブウーファスピーカシステム８３から出力するようされる。
遅延回路８９は、高域周波数バッファ回路８８からの高域周波数信号を所定時間だけ遅延して出力するようにされる。
【００８８】
３次元音響再生信号生成フィルタ８５は、低域周波数バッファ回路８４から入力されるの低域周波数信号と、遅延回路８９により所定時間だけ遅延された高域周波数信号とを合成した後、３次元音響再生信号生成処理を施して、電力増幅回路８６に出力するようにされる。電力増幅回路８６では、３次元音響再生信号生成フィルタ８５からの音声信号を所定レベルまで増幅した後、スピーカシステム８７に出力し、スピーカシステム８７から出力するようにされる。
【００８９】
字幕データデコード回路７４は、逆多重化回路７２から伝送されてくるヘッダ情報に含まれるタイミング情報にしたがって字幕パケットから字幕データをデコードして出力するようにされる。また、映像データデコード回路７５は、上記同様、逆多重化回路７２から伝送されてくるヘッダ情報に含まれるフレームレートにしたがって映像データをデコードして出力するようにされる。
【００９０】
字幕再生回路７６は、字幕データデコード回路７４でデコードされた字幕データに所要の再生処理を施して字幕信号として出力するようにされる。
映像再生回路７７は、映像データデコード回路７５でデコードされた映像データに所要の再生処理を施して映像信号として出力するようにされる。
【００９１】
字幕・スーパーインポーズ回路７８は、字幕パケットに付加されているパケットヘッダにヘッダ情報として記録されている字幕制御情報などのタイミング情報に基づいて、字幕信号を映像信号に重畳するといった、いわゆるスーパーインポーズ処理を施して、映像表示装置部７９に応じた映像信号形式に変換して出力するようにされる。
映像表示装置部７９は、字幕・スーパーインポーズ回路７８から供給される映像信号に基づいて映像を表示するようにされる。
【００９２】
制御部８０は、当該ＡＶシステム７０全体の制御を行うと共に、逆多重化回路７２で多重化データから分離したヘッダ情報などを用いて各種制御を行うようにされる。
例えば、図２０に示したパケットヘッダに付加されているサンプリング周波数や、データ符号化方式コードに基づいて、音声データデコード回路７３の動作を切り替える切替制御を行うようにされる。
【００９３】
また、同じくパケットヘッダに付加されている音声信号仕様（フォーマット）コードから、音声再生系の仕様と一致する音声パケットだけを選択するようにされる。
例えば、音声パケット１が本実施の形態の音響装置により収音したバイノーラル方式の音声パケット、音声パケット２がサラウンド再生方式の音声パケットであれば、音声パケット１を選択するようにされる。
【００９４】
ところで、上記図１９に示したＡＶシステム７０においては、光ディスクなどの記録メディアに、超低域周波数成分、低域周波数成分、高域周波数成分に分離された音声データが記録されているものとして説明したが、これはあくまでも一例である。例えば、記録メディアには、帯域分割していない音声データを多重化して記録しておくことも可能である。
【００９５】
その場合のＡＶシステムのブロック構成としては図２０に示すことができる。
なお、図１９と同一ブロックには同一番号を付してその詳細な説明は省略する。
図２０に示したＡＶシステム９０においては、図示するように、音声データデコード回路７３と、各バッファ回路８１，８４，８８との間に、周波数帯域分離回路９１が設けられている点が、上記図１９に示したＡＶシステム７０と異なるものとされる。
【００９６】
このような周波数帯域分離回路９１では、光ディスクから読み出され、音声データデコード回路７３でデコードされた音声データを高域周波数データと低域周波数データに分離するようにされる。このようにして周波数帯域分離回路９１で分離された超低域周波数データが超低域周波数バッファ回路８１に、低域周波数データが低域周波数バッファ回路８４に、高域周波数データが高域周波数バッファ回路８８に、それぞれ供給するようにしている。
【００９７】
したがって、このようなＡＶシステム７０，９０により、記録メディアに記録した音響信号を再生する場合においても、標準的な頭部伝達特性を利用して３次元音響再生信号生成フィルタ８５の３次元音響特性が設定されている場合でも、聴取者Ｕに対して目的とする音像定位感を知覚させることができる。
【００９８】
なお、このようなＡＶシステムでは、再生すべき各種データが、映像データや字幕データ及び複数の音声チャネルの音声データが多重化されて光ディスクなどの記録メディアに記録されているものとして説明したが、例えば、ネットワーク回線を介して映像データ、字幕データ、複数の音声チャネルの音声データなどの再生すべきデータを受信できるように構成することも可能である。
また、このようなＡＶシステムでは、超低域周波数を再生するサブウーファの再生系が設けられているが、このようなサブウーファの再生系は無くてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】音場空間における音源位置と聴取者により知覚される音像位置との関係を説明する説明図である。
【図２】ダミーヘッドマイクロフォンによる収音例を説明する説明図である。
【図３】先行音定位の説明図である。
【図４】先行音定位の説明図である。
【図５】３次元音響再生信号生成フィルタの構成を示した図である。
【図６】第１の実施の形態としての音響装置の構成を示した図である。
【図７】第２の実施の形態としての音響装置の構成を示した図である。
【図８】第３の実施の形態としての音響装置の構成を示した図である。
【図９】室内空間において音源位置から聴取者の左右の耳までの伝達経路を示した図である。
【図１０】音源距離による耳への入射角の変化を説明する説明図である。
【図１１】頭部回折伝達関数の対応データテーブルを示した図である。
【図１２】室内空間において音源位置から聴取者の中心位置までの伝達経路を示した図である。
【図１３】音源距離による耳への入射角の変化を説明する説明図である。
【図１４】頭部回折伝達関数の対応データテーブルを示した図である。
【図１５】本実施の形態の音響装置の他の構成を示した図である。
【図１６】本実施の形態の音響装置の他の構成を示した図である。
【図１７】本実施の形態の音響装置の他の構成を示した図である。
【図１８】本実施の形態の音響装置の他の構成を示した図である。
【図１９】ＡＶシステムの構成を示したブロック図である。
【図２０】ＡＶシステムの他の構成を示したブロック図である。
【図２１】音源から多重化されたデータ構造の一例を示した図である。
【符号の説明】
【０１００】
１  １１  実音場空間、２  １２  実音源、３  ６  知覚音像、４  ３９  ４５  再生音場空間、５  再生スピーカ、１３  ダミーヘッドマイクロフォン、２１  音源、２２  ４２  ６６  ８９  遅延回路、２３  ３７  ４６  左スピーカ、２４  ３８  ４７  右スピーカ、２５  低域周波数成分通過フィルタ、２６  高域周波数成分通過フィルタ、３０  ８５  ３次元音響再生信号生成フィルタ、３１  ３４  ４３  ４４  加算器、３２  ３３  キャンセル部、３５  ３６  補正ブロック部、４０  ５０  マイクロフォンアンプ部、４１  周波数帯域分離フィルタ、４８  ヘッドフォン用フィルタ、４９  ヘッドフォン、５１  低域周波数成分分離フィルタ、６０  バイノーラル収音信号生成回路、６１  左耳用頭部回折伝達特性フィルタ、６２  右耳用頭部回折伝達特性フィルタ、６７  ６８  頭部回折伝達特性フィルタ、７０  ９０  ＡＶシステム、７１  光ディスク再生部、７２  逆多重化回路、７３  音声データデコード回路、７４  字幕データデコード回路、７５  映像データデコード回路、７６  字幕再生回路、７７  映像再生回路、７８  字幕・スーパーインポーズ回路、７９  映像表示装置部、８０  制御部、８１  超低域周波数バッファ回路、８２  電力増幅回路、８３  サブウーファスピーカシステム、８４  低域周波数バッファ回路、８６  電力増幅回路、８７  スピーカシステム、９１  周波数帯域分離回路
【図１】
2005223713.tif 000003
【図２】
2005223713.tif 000004
【図３】
2005223713.tif 000005
【図４】
2005223713.tif 000006
【図５】
2005223713.tif 000007
【図６】
2005223713.tif 000008
【図７】
2005223713.tif 000009
【図８】
2005223713.tif 000010
【図９】
2005223713.tif 000011
【図１０】
2005223713.tif 000012
【図１１】
2005223713.tif 000013
【図１２】
2005223713.tif 000014
【図１３】
2005223713.tif 000015
【図１４】
2005223713.tif 000016
【図１５】
2005223713.tif 000017
【図１６】
2005223713.tif 000018
【図１７】
2005223713.tif 000019
【図１８】
2005223713.tif 000020
【図１９】
2005223713.tif 000021
【図２０】
2005223713.tif 000022
【図２１】
2005223713.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】平成17年3月9日(2005.3.9)
【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】
２つのスピーカを用いて３次元音響を再生する音響再生装置において、
バイノーラル収音信号から低域周波数成分を分離する分離手段と、
少なくとも上記バイノーラル収音信号の高域周波数成分を遅延させる遅延手段と、
上記２つのスピーカから聴取位置までの伝達関数に基づいて、上記分離手段から出力される信号および上記遅延手段から出力される信号に対して所要の信号処理を施して、３次元音響再生信号を生成する３次元音響信号生成手段と、
を備えていることを特徴とする音響再生装置。
【請求項２】
上記分離手段から出力される信号と、上記遅延手段から出力される信号とを合成する合成手段を備え、
上記３次元音響信号生成手段は、上記合成手段から出力される信号に対して所要の信号処理を施す
ことを特徴とする請求項１に記載の音響再生装置。
【請求項３】
上記２つのスピーカのそれぞれは、低音域再生用スピーカと高音域再生用スピーカとを備え、
上記３次元音響信号生成手段は、上記分離手段で分離した低域周波数成分に対して所要の信号処理を施し、
上記３次元音響信号生成手段で生成された３次元音響再生信号を上記低音域再生用スピーカで再生し、上記遅延手段から出力される信号を上記高音域再生用スピーカで再生する
ことを特徴とする請求項１に記載の音響再生装置。
【請求項４】
上記バイノーラル収音信号は、ダミーヘッドマイクロフォンを用いて収音されることを特徴とする請求項１に記載の音響再生装置。
【請求項５】
上記バイノーラル収音信号は、人体に装着したマイクを用いて収音されることを特徴とする請求項１に記載の音響再生装置。
【請求項６】
上記バイノーラル収音信号は、音源信号に頭部伝達特性を合成して得られることを特徴とする請求項１に記載の音響再生装置。
【請求項７】
上記分離手段は、上記バイノーラル収音信号の高域周波数成分を分離可能とされることを特徴とする請求項１に記載の音響再生装置。
【請求項８】
２つのスピーカを用いて３次元音響を再生する音響再生装置において、
入力信号から低域周波数成分を分離する分離手段と、
少なくとも上記入力信号の高域周波数成分を遅延させる遅延手段と、
上記２つのスピーカから聴取位置までの伝達関数に基づいて、少なくとも、上記入力信号に含まれる低域周波数成分の信号に対して所要の信号処理を施して、３次元音響再生信号を生成する３次元音響信号生成手段と、
を備えることを特徴とする音響再生装置。
【請求項９】
上記分離手段は、上記入力信号の高域周波数成分を分離可能とされることを特徴とする請求項８に記載の音響再生装置。
【請求項１０】
２つのスピーカを用いて３次元音響を再生する音響再生方法として、
入力信号から低域周波数成分を分離するステップと、
少なくとも上記入力信号の高域周波数成分を遅延させるステップと、
分離した低域周波数成分と、遅延させた上記入力信号とを、上記２つのスピーカから聴取位置までの伝達関数に基づいて、所要の信号処理を施して、上記聴取位置において３次元音響を再生するようにしたことを特徴とする音響再生方法。
【請求項１１】
上記入力信号は、バイノーラル収音信号であることを特徴とする請求項１０に記載の音響再生方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
従来から、３次元の立体音場を再現するための音場再生システムとしては、例えば、聴取者の前方と後方にそれぞれ２個ずつ、合計４個のスピーカで３次元の立体音響を再生する音響システムがある。
また、上記したような音響再生システムの他に、２つのスピーカで３次元の立体音場を再現する３次元再生システムなども提案されている。
２つのスピーカを用いて３次元の立体音場を再現する音響再生システムを利用して、コンサートホールの聞こえをリスニングルームで再現する場合には、コンサートホールにおいて、楽器などの音源から発せられ、ホールの響きなどを伴って聴衆の耳に到達する音響信号が必要になる。このような音響信号は、人間の頭部の形状をもとにしたダミーヘッドの両耳位置にマイクロフォンを取り付けたダミーヘッドマイクロフォンを用いて収音する、いわゆるバイノーラル収音により得られることが知られている。
バイノーラル収音は、例えばコンサートホールの客席にダミーヘッドマイクロフォンを設置して聴衆の耳に到達する音響信号を直接的に収音する方法と、測定またはシミュレーションで求めた音源位置から聴取者の耳までの伝達特性を楽器などの音源信号に電気的に畳み込むことにより収音する方法がある（特許文献１）。前者の直接的に収音する収音方法の場合は、音源からの音に対して音源位置から聴取者の耳までの伝達特性が音響的に畳み込まれることになる。
但し、これらの音響再生システムでは、リスニングルームに設置されたスピーカ位置から聴取者の位置までの伝達特性が不要になるので、このような伝達特性をキャンセルするフィルタを設ける必要がある。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
上記の目的を達成するために、本発明の音響再生装置は、２つのスピーカを用いて３次元音響を再生する音響再生装置において、バイノーラル収音信号から低域周波数成分を分離する分離手段と、少なくとも上記バイノーラル収音信号の高域周波数成分を遅延させる遅延手段と、上記２つのスピーカから聴取位置までの伝達関数に基づいて、上記分離手段から出力される信号および上記遅延手段から出力される信号に対して所要の信号処理を施して、３次元音響再生信号を生成する３次元音響信号生成手段と、を備えている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
また、本発明の音響再生方法は、２つのスピーカを用いて３次元音響を再生する音響再生方法として、入力信号から低域周波数成分を分離するステップと、少なくとも上記入力信号の高域周波数成分を遅延させるステップと、分離した低域周波数成分と、遅延させた上記入力信号とを、上記２つのスピーカから聴取位置までの伝達関数に基づいて、所要の信号処理を施して、上記聴取位置において３次元音響を再生するようにした。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
また、上記入力信号は、バイノーラル収音信号である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
ここで、従来から問題になっていることであるが、人間の頭部伝達特性は聴取者ごとに異なるため、厳密にはダミーヘッドマイクロフォンを聴取者ごとに用意する必要がある。また頭部回折伝達関数ＨLS、ＨLO、ＨRS、ＨROは、聴取者に強く依存するので、聴取者に最適な音像品質を提供するには頭部伝達特性を個人ごとに測定する必要がある。
しかしながら、実際には標準的な特性を有するダミーヘッドマイクロフォンの頭部回折伝達関数を用いて行われるので、十分な音像品質を提供することはできないものであった。