(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
左信号、右信号、左後方信号、右後方信号を含むオーディオ入力信号から左右一対のサラウンド音像信号を生成する音像生成装置において、
前記左信号と前記左後方信号とを加算しその加算結果に後方定位処理フィルタ処理を施して、前記左信号と前記左後方信号とがともに後方定位された左後方定位信号を出力する左後方定位処理手段と、
前記右信号と前記右後方信号とを加算しその加算結果に後方定位処理フィルタ処理を施して、前記右信号と前記右後方信号とがともに後方定位された右後方定位信号を出力する右後方定位処理手段と、
前記左信号と前記右信号と前記左後方定位信号と前記右後方定位信号とから前記サラウンド音像信号を生成する音像生成手段と、
を備えたことを特徴とする音像生成装置。
【請求項２】
請求の範囲第１項記載の音像生成装置において、
左後方定位処理手段は、オーディオ入力信号の左信号とオーディオ入力信号の左後方信号とを重み付けして加算するとともに、その加算結果に対して後方定位処理フィルタ処理を施し、
右後方定位処理手段は、オーディオ入力信号の右信号とオーディオ入力信号の右後方信号とを重み付けして加算するとともに、その加算結果に対して後方定位処理フィルタ処理を施す、
ことを特徴とする音像生成装置。
【請求項３】
請求の範囲第２項記載の音像生成装置において、
左後方定位処理手段は、所定の左信号用ゲイン係数によって重み付けしたオーディオ入力信号の左信号と、前記左信号用ゲイン係数とは正負の符号の異なる左後方信号用ゲイン係数によって重み付けしたオーディオ入力信号の左後方信号とを加算するとともに、その加算結果に対して後方定位処理フィルタ処理を施し、
右後方定位処理手段は、所定の右信号用ゲイン係数によって重み付けしたオーディオ入力信号の右信号と、前記右信号用ゲイン係数とは正負の符号の異なる右後方信号用ゲイン係数によって重み付けしたオーディオ入力信号の右後方信号とを加算するとともに、その加算結果に対して後方定位処理フィルタ処理を施す、
ことを特徴とする音像生成装置。
【請求項４】
請求の範囲第１項記載の音像生成装置において、
左後方定位処理手段は、後方定位処理フィルタ処理の処理結果にオーディオ入力信号の左信号を加算しその加算結果を左後方定位信号として出力し、
右後方定位処理手段は、後方定位処理フィルタ処理の処理結果にオーディオ入力信号の右信号を加算しその加算結果を右後方定位信号として出力する、
ことを特徴とする音像生成装置。
【請求項５】
請求の範囲第４項記載の音像生成装置において、
左後方定位処理手段は、後方定位処理フィルタ処理の処理結果に所定のゲイン係数によって重み付けしたオーディオ入力信号の左信号を加算し、
右後方定位処理手段は、後方定位処理フィルタ処理の処理結果に所定のゲイン係数によって重み付けしたオーディオ入力信号の右信号を加算する、
ことを特徴とする音像生成装置。
【請求項６】
請求の範囲第４項記載の音像生成装置において、
左後方定位処理手段は、後方定位処理フィルタ処理の処理結果に所定のゲイン係数によって重み付けしたオーディオ入力信号の左信号と、オーディオ入力信号の右信号と右後方信号とに後方定位フィルタ処理を施して得た信号成分と、を加算し、
右後方定位処理手段は、後方定位処理フィルタ処理の処理結果に所定のゲイン係数によって重み付けしたオーディオ入力信号の右信号と、オーディオ入力信号の左信号と左後方信号とに後方定位フィルタ処理を施して得た信号成分と、を加算する、
ことを特徴とする音像生成装置。
【請求項７】
請求項第１項記載の音像生成装置において、
音像生成手段は、左後方定位処理手段が出力する左後方定位信号と右後方定位処理手段が出力する右後方定位信号とにワイドステレオ処理を行ってワイドステレオ化左信号とワイドステレオ化右信号とを生成し、このワイドステレオ化左信号とオーディオ信号の左信号からサラウンド音像信号の左信号を生成し、前記ワイドステレオ化右信号とオーディオ信号の右信号からサラウンド音像信号の右信号を生成する、
ことを特徴とする音像生成装置。
【請求項８】
左信号、右信号、左後方信号、右後方信号を含むオーディオ入力信号から左右一対のサラウンド音像信号を生成する音像生成プログラムにおいて、
前記左信号と前記左後方信号とを加算しその加算結果に後方定位処理フィルタ処理を施して、前記左信号と前記左後方信号とがともに後方定位された左後方定位信号を生成する左後方定位処理ステップと、
前記右信号と前記右後方信号とを加算しその加算結果に後方定位処理フィルタ処理を施して、前記右信号と前記右後方信号とがともに後方定位された右後方定位信号を生成する右後方定位処理ステップと、
前記左信号と前記右信号と前記左後方定位信号と前記右後方定位信号とから前記サラウンド音像信号を生成する音像生成ステップと、
をコンピュータに逐次実行させることを特徴とする音像生成プログラム。
【請求項９】
請求の範囲第８項記載の音像生成プログラムにおいて、
左後方定位処理ステップは、所定の左信号用ゲイン係数によって重み付けしたオーディオ入力信号の左信号と、前記左信号用ゲイン係数とは正負の符号の異なる左後方信号用ゲイン係数によって重み付けしたオーディオ入力信号の左後方信号とを加算するとともに、その加算結果に対して後方定位処理フィルタ処理を施し、
右後方定位処理ステップは、所定の右信号用ゲイン係数によって重み付けしたオーディオ入力信号の右信号と、前記右信号用ゲイン係数とは正負の符号の異なる右後方信号用ゲイン係数によって重み付けしたオーディオ入力信号の右後方信号とを加算するとともに、その加算結果に対して後方定位処理フィルタ処理を施す、
ことを特徴とする音像生成プログラム。
【請求項１０】
請求の範囲第８項記載の音像生成プログラムにおいて、
左後方定位処理ステップは、後方定位処理フィルタ処理の処理結果にオーディオ入力信号の左信号を加算しその加算結果を左後方定位信号として生成し、
右後方定位処理ステップは、後方定位処理フィルタ処理の処理結果にオーディオ入力信号の右信号を加算しその加算結果を右後方定位信号として生成する、
ことを特徴とする音像生成プログラム。
【請求項１１】
請求の範囲第１０項記載の音像生成プログラムにおいて、
左後方定位処理ステップは、後方定位処理フィルタ処理の処理結果に所定のゲイン係数によって重み付けしたオーディオ入力信号の左信号と、オーディオ入力信号の右信号と右後方信号とに後方定位フィルタ処理を施して得た信号成分と、を加算し、
右後方定位処理ステップは、後方定位処理フィルタ処理の処理結果に所定のゲイン係数によって重み付けしたオーディオ入力信号の右信号と、オーディオ入力信号の左信号と左後方信号とに後方定位フィルタ処理を施して得た信号成分と、を加算する、
ことを特徴とする音像生成プログラム。
【請求項１２】
請求項第８項記載の音像生成プログラムにおいて、
音像生成ステップは、左後方定位処理ステップにおいて生成される左後方定位信号と右後方定位処理ステップにおいて生成される右後方定位信号とにワイドステレオ処理を行ってワイドステレオ化左信号とワイドステレオ化右信号とを生成し、このワイドステレオ化左信号とオーディオ信号の左信号からサラウンド音像信号の左信号を生成し、前記ワイドステレオ化右信号とオーディオ信号の右信号からサラウンド音像信号の右信号を生成する、ことを特徴とする音像生成プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、マルチチャンネルオーディオ入力信号に基づいて左右一対のスピーカを用いて擬似的にサラウンド音像を再生する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在ＤＶＤがＣＤに替わるディジタルコンテンツ記憶メディアとして注目されている。ＤＶＤ媒体は従来のＣＤ媒体よりも記憶容量が大きいため、動画像の格納だけでなく、例えば５．１ｃｈなどのマルチチャンネルオーディオ信号を記録することも可能である。このようなマルチチャンネルオーディオ信号を再生することにより、家庭内でも映画館のような臨場感を得ることができる。【０００３】
しかし、かかるマルチチャンネルオーディオ信号を再生して臨場感を得るには、２個を超える多数のスピーカとともに各スピーカを駆動するアンプ装置などのマルチチャンネルオーディオ信号用再生装置が必要とされる。例えば、５．１ｃｈならば５個以上のスピーカが必要となるが、このような多数のスピーカを配置するには余分にスペースを確保しなければならない。また再生装置とスピーカの配線接続作業も複雑になる。このような現状のままでは、再生装置やスピーカの低価格化が進んでも普及を促進することは見込めない。【０００４】
このような背景から、すでに広く普及している２スピーカー構成のまま、マルチチャンネルオーディオ信号を再生してサラウンド音像を得る技術が要求される。このような技術の例として非特許文献１に開示されているＳＥＴ１とＳＥＴ２という方法がある。【０００５】
また、一対のスピーカを用いて、フロントからのステレオ信号、後方に定位したリア用のステレオ信号（リアサラウンド）により、立体的なサラウンド音声を再生する方法も提案されている（例えば、特許文献１）。【０００６】
【特許文献１】日本国特開平８−２６５８９９  「サラウンド信号処理装置及び映像音声再生装置」
【非特許文献１】ＩＳＯ／ＩＥＣ  １３８１８−７  ３．３．８．３項
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
非特許文献１のＳＥＴ１の構成によれば、広がり感、後方定位感を得ることは出来ず、ＳＥＴ２の構成によれば、比較的広がり感は得られるものの、後方左右信号の合成信号を左右スピーカで逆相で再生するため定位情報が消失し、映画館のような臨場感のある再生音場を得ることが出来ないという課題があった。【０００８】
また、特許文献１に開示された技術においても、後方左信号と後方右信号とを左右それぞれの音像定位フィルタを介して左右信号に加算しているので、クロストークが発生し、広がり感を得ることができても、定位感が失われる、という課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明による音像再生装置は、かかる課題を解決するために、左信号、右信号、左後方信号、右後方信号を含むオーディオ入力信号から左右一対のサラウンド音像信号を生成する音像生成装置において、
前記左信号と前記左後方信号とを加算しその加算結果に後方定位処理フィルタ処理を施して、前記左信号と前記左後方信号とがともに後方定位された左後方定位信号を出力する左後方定位処理手段と、
前記右信号と前記右後方信号とを加算しその加算結果に後方定位処理フィルタ処理を施して、前記右信号と前記右後方信号とがともに後方定位された右後方定位信号を出力する右後方定位処理手段と、
前記左信号と前記右信号と前記左後方定位信号と前記右後方定位信号とから前記サラウンド音像信号を生成する音像生成手段と、
を備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
このように、この発明による音像生成装置は、左後方信号及び右後方信号に後方定位フィルタ処理を行う際に、左信号（左前方信号）を左後方信号に、右信号（右前方信号）を右後方信号に、それぞれ加算しておき、加算した結果の信号に対してそれぞれ後方定位フィルタ処理を行うこととした。こうすることによって、左信号の一部を左後方信号とともに後方定位処理し、また同様に右信号の一部を右後方信号とともに後方定位処理するので、左右後方信号だけを後方定位処理した場合に比べてより立体的な音像を生成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１による音像生成装置の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１による音像生成装置の詳細な構成を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態１による音像生成装置で用いるゲイン係数セットの例である。
【図４】この発明の実施の形態１による音像生成装置で用いるゲイン係数セットの例である。
【図５】この発明の実施の形態１による音像生成装置で用いるゲイン係数セットの例である。
【図６】この発明の実施の形態２による音像生成システムのブロック図である。
【図７】この発明の実施の形態２による音像生成プログラムのフローチャートである。
【符号の説明】
【００１２】
１  音像生成装置、
２  左後方定位処理手段、
３  右後方定位処理手段、
４  音像生成手段、
１０１  左信号、
１０２  右信号、
１０３  左後方信号、
１０４  右後方信号、
１０８ａ、１０８ｂ、１０９ａ、１０９ｂ  乗算器、
１１４、１１５  加算器、
１１７ａ、１１７ｂ、１１８ａ、１１８ｂ  乗算器、
１２３、１２４  加算器、
１２５、１２７  乗算器、
１３０、１３１、１３５、１３６  後方定位フィルタ、
１４０  ワイドステレオ回路。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１は、この発明による音像生成装置の構成を示すブロック図である。図において、音像生成装置１は５．１チャンネルオーディオ信号を入力信号とする音像生成装置であって、左後方定位処理手段２、右後方定位処理手段３、音像生成手段４を備えている。音像生成装置１の外部には、例えば図示せぬＤＶＤプレイヤのようなマルチチャンネルオーディオ信号を供給する装置があり、その装置から入力信号として左信号１０１、右信号１０２、左後方信号１０３、右後方信号１０４、中央信号１０５、低音効果信号１０６が音像生成装置１に入力されるようになっている。音像生成装置１はこれらの入力信号に対して以下に説明する信号処理を行うことで、出力左信号１４８及び出力右信号１４９を出力してサラウンド音像を形成する。【００１４】
なお、以下の説明においては、左信号をＬ信号、右信号をＲ信号、左後方信号をＬＳ信号、右後方信号をＲＳ信号、中央信号をＣ信号、低音効果信号をＬＦＥ信号と表すこととする。【００１５】
Ｌ信号１０１はサラウンド音像生成装置１に入力されると、まず分配され、一方は左後方定位処理手段２に入力され、またもう一方は音像生成手段４に入力される。【００１６】
左後方定位処理手段２は、乗算器１０８ａ、１０８ｂ、１０９ａ、１０９ｂ、１２５、加算器１１４、１１５、後方定位フィルタ１３０、１３１を備えており、Ｌ信号１０１とＬＳ信号１０３、さらには後述する右後方定位処理手段３から出力される信号１３８を入力信号とする。【００１７】
左後方定位処理手段２は、入力されたＬ信号１０１を乗算器１０８ａ、１０８ｂ、１０９ａ、１０９ｂに分配する。乗算器１０８ａは、Ｌ信号１０１にゲイン係数Ｇｌ２を乗算して信号１１１ａを生成し、加算器１１４に出力する。また乗算器１０９ａはＬ信号１０１にゲイン係数Ｇｌ３を乗算して信号１１２ａを生成し、加算器１１５に出力する。【００１８】
さらに、乗算器１０８ｂは、Ｌ信号１０１にゲイン係数Ｇｌ４を乗算して重み付けを行い、信号１１１ｂを生成する。乗算器１０８ｂによって生成された信号１１１ｂは、左信号の一部を右後方信号に加える目的で生成されるもので、後述する右後方定位処理手段３の加算器１２３に入力される。【００１９】
また乗算器１０９ｂは、Ｌ信号１０１にゲイン係数Ｇｌ５を乗算して重み付けを行い、信号１１２ｂを生成する。乗算器１０９ｂによって生成された信号１１２ｂは、左信号の一部を右後方信号に加える目的で生成されるもので、後述する右後方定位処理手段３の加算器１２４に入力される。【００２０】
また左後方定位処理手段２は、入力されたＬＳ信号１０３に乗算器１２５を用いてゲイン係数Ｇｌｓを乗算して重み付けを行い、その結果得られた信号１２６を加算器１１４に出力する。加算器１１４は信号１１１ａと信号１２６、さらには後述するＲ信号に基づいて生成される信号１２０ｂとを加算し、信号１２９を得る。【００２１】
一般に、マルチチャンネルオーディオ信号を本来想定する数と配置のマルチチャンネルスピーカーで再生した場合、左信号の一部と右信号の一部とが左後方に回り込むことによって立体的な音像形成に一役買うこととなる。ところがマルチチャンネルオーディオ信号を２チャンネルのオーディオ信号にデコードする従来の方法によれば、左信号や右信号を左後方定位処理に回すことを行っていなかったので、このような効果を得ることができなかった。音像生成装置１００は、加算器１１４を設けることによって左信号の一部（信号１１１ａ）と右信号の一部（信号１２０ｂ）とを左後方信号（信号１２６）に加えることとしたので、左後方信号に左信号と右信号とを寄与させることが可能となり、マルチチャンネルオーディオ信号が規定するスピーカーシステムに近い立体音場を再現することが可能となるのである。【００２２】
さらに、乗算器１０８ａと乗算器１２５を設けて、Ｌ信号１０１とＬＳ信号１０３にそれぞれゲイン係数Ｇｌ２とＧｌｓとを乗算し、重み付けを行ったのちの信号１１１ａと信号１２６を加算することとした。これによって後方定位フィルタ処理において左信号が左後方信号に寄与する程度を任意に制御することが可能となるのである。【００２３】
加算器１１４によって出力された信号１２９は分配されて、一方は後方定位フィルタ１３０に入力される。また他方は後方定位フィルタ１３１に入力される。後方定位フィルタ１３０は、入力信号である信号１２９に対して所定の空間伝達関数を作用させることで、出力信号１３２を得る。後方定位フィルタ１３０によって出力された信号１３２は加算器１１５に入力される。また後方定位フィルタ１３１については、後述する。【００２４】
ここで空間伝達関数とは、左後方信号が人間の左耳および右耳に届くまでの空間伝達特性を擬似的に算出する関数であって、例えば左信号に比べて左後方信号が左耳に到達する時間の遅延や耳たぶの影響などによって周波数変調される程度など、を考慮して出力信号を算出するものとして、この技術分野において広く知られているものである。【００２５】
後方定位フィルタ１３０、１３１の構成例としては、例えば、左後方１００度から１２０度までの方向の音源から、左耳、右耳への空間伝達特性を近似したフィルタを用いることが望ましい。【００２６】
すなわち、左後方１００度から１２０度までの方向の音源から左耳への伝達特性をＨｌｌ(ｚ)、左後方１００度から１２０度までの方向の音源から右耳への伝達特性をＨｌｒ(ｚ)とすると、後方定位フィルタ１３０の特性はＨｌｌ(ｚ)、後方定位フィルタ１３１の特性はＨｌｒ(ｚ)となるものを用いる。両特性はＨｌｌ(ｚ)、Ｈｌｒ(ｚ)と完全に同一の特性となるようにしてもよいし、定位精度が劣化しない程度に特性を近似したものを用いてもどちらでもよい。【００２７】
このような特性のフィルタを使用すると、左右の耳に提示する信号が、左後方１００度から１２０度までの方向の音源から左右の耳に届く音とほぼ等しくなるため、受聴者はあたかもフィルタへの入力信号が左後方１００度から１２０度の方向にあるかのように錯覚するのである。【００２８】
またこのとき、信号Ｓ(ｚ)を、後方定位フィルタ１３０、１３１への入力信号のＺ変換表現とすると、信号１３２は、Ｓ(ｚ)Ｈｌｌ(ｚ)となり、信号１３３はＳ(ｚ)Ｈｌｒ(ｚ)となる。【００２９】
加算器１１５は、Ｌ信号１０１にゲイン係数Ｇｌ３を乗算し重み付けを行って得た信号１１２ａと後方定位フィルタ１３０の出力信号１３２、さらには右後方定位処理手段３の後方定位フィルタ１３６の出力信号である１３８、Ｒ信号１０２に乗算器１１８ｂを用いてゲイン係数Ｇｒ５を乗じて得た信号１２１ｂを加算する。【００３０】
後方定位フィルタ１３０は左信号１０２を一部寄与させた左後方信号１２９に対して後方定位フィルタ処理を施しているが、その結果サラウンド感が得られる一方で、音質（クリア感）の劣化が生じる場合がある。このような場合に、加算器１１５によって後方定位フィルタの処理結果（信号１３２）に再び左信号（信号１１２ａ）を加算することとして、音質の向上を図ることが可能となる。また、信号１１２ａの大きさはゲイン係数Ｇｌ３で制御するようにしているので、利用者やスピーカーの配置によって、音質とサラウンド感のいずれか又は双方を適宜調整することも可能となっている。【００３１】
さらに加算器１１５は、右信号１０２に基づいて生成した信号１１８ｂをも後方定位フィルタの処理結果（信号１３２）に加えることとしたので、左後方信号における右信号１０２の寄与度合いを強化して音質の向上を図るようにした。さらに信号１１８にはゲイン係数Ｇｒ５が乗算されているので、音質とサラウンド感のいずれか又は双方を適宜調整することも可能となっている。【００３２】
以上述べたようなＬ信号１０１、ＬＳ信号１０３に対する後方定位フィルタ処理と同様の処理が、Ｒ信号１０２、ＲＳ信号１０４に対しても右後方定位処理手段３によってなされる。すなわち、Ｒ信号１０２はサラウンド音像生成装置１に入力されると、まず分配され、一方は右後方定位処理手段３に入力され、またもう一方は音像生成手段４に入力される。【００３３】
右後方定位処理手段３は、乗算器１１７ａ、１１７ｂ、１１８ａ、１１８ｂ、１２７、加算器１２３、１２４、後方定位フィルタ１３５、１３６を備えており、Ｒ信号１０２とＲＳ信号１０４、さらには左後方定位処理手段２が出力する信号１３３を入力信号とする。【００３４】
右後方定位処理手段３は、入力されたＲ信号１０２を乗算器１１７ａ、１１７ｂ、１１８ａ、１１８ｂに分配する。乗算器１１７ａはＲ信号１０２にゲイン係数Ｇｒ２を乗算して信号１２０ａを生成し、加算器１２３に出力する。また乗算器１１８ａはＲ信号１０２にゲイン係数Ｇｒ３を乗算して信号１２１ａを生成し、加算器１２４に出力する。【００３５】
乗算器１１７ｂはＲ信号１０２にゲイン係数Ｇｒ４を乗算して信号１１７ｂを生成し、左後方定位処理手段２の加算器１１４に出力する。また乗算器１１８ｂはＲ信号１０２にゲイン係数Ｇｒ５を乗算して信号１２１ｂを生成し、左後方定位処理手段２の加算器１１５に出力する。【００３６】
また右後方定位処理手段３は、入力されたＲＳ信号１０４に乗算器１２７を用いてゲイン係数Ｇｒｓを乗算しその結果得られた信号１２８を加算器１２３に出力する。加算器１２３は信号１２０ａと左後方定位処理手段２の乗算器１０８ｂの出力結果である信号１１ｂとを信号１２８に加算し、信号１３４を出力する。右後方定位処理手段３において加算器１２３を設けることによって得られる効果は左後方定位処理手段２において加算器１１４を設けたことによる効果と同様である。また乗算器１１７ａと乗算器１２７を設けたことによる効果は左後方定位処理手段２において乗算器１０８ａと乗算器１２５を設けたことによる効果と同様である。【００３７】
信号１３４は分配されて、一方は後方定位フィルタ１３５に入力される。また他方は後方定位フィルタ１３６に入力される。
後方定位フィルタ１３５は、入力信号である信号１３４に対して後方定位フィルタ１３０と同様に所定の空間伝達関数を作用させることで、出力信号１３７を得る。後方定位フィルタ１３５によって出力された信号１３７は加算器１２４に入力される。加算器１２４は、Ｒ信号１０２にゲイン係数Ｇｒ３を乗算して得た信号１２１ａと後方定位フィルタ１３５の出力信号１３７を加算する。右後方定位処理手段３において加算器１２４を設けたことによって生ずる効果は左後方定位処理手段２における加算器１１５の効果と同様である。【００３８】
図１に示した音像生成装置１において、さらに特徴的な点は左後方定位処理手段２において後方定位フィルタ１３１を、そして右後方定位処理手段３において後方定位フィルタ１３６を設けた点にある。後方定位フィルタ１３１は右後方定位処理手段３から出力される信号１２９に対して所定の空間伝達関数による後方定位フィルタ処理を行い、処理結果として得られる信号１３３を右後方定位処理手段の加算器１２４に出力する。【００３９】
後方定位フィルタ１３１に入力される信号１２９はＬＲ信号１０１とＬＳ信号１０３とに基づいて得られた信号である。加算器１２４は、後方定位フィルタ１３５による後方定位処理を施すことによってＲ信号１０２とＲＳ信号１０４から得られた後方定位処理済み信号１３７に信号１１２ｂとともに信号１３３を加える。【００４０】
このようにすることにより、左信号と左後方信号が右後方信号に寄与する成分を表現することが可能となる。マルチチャンネルオーディオ信号を本来想定する数と配置のマルチチャンネルスピーカーで再生した場合、左信号や左後方信号の一部も右後方に回り込むことによっても音像の立体感が高まるが、後方定位フィルタ１３１を設けることで２チャンネルにおいてもこのような効果を模擬することが可能となる。【００４１】
後方定位フィルタ１３６も信号１３４に対して、後方定位フィルタ１３１と同様に所定の空間伝達関数による後方定位フィルタ処理を行い、信号１３８を加算器１１５に出力する。加算器１１５は、後方定位処理済み信号１３２に信号１２１ｂとともに信号１３８を加える。このことによる効果は、後方定位フィルタ１３１による効果と同様である。【００４２】
加算器１１５が出力する信号１３９及び加算器１２４が出力する信号１４１は、音像生成手段４に入力される。音像生成手段４は、ワイドステレオ回路１４０とミキサー１１３、ミキサー１２２、乗算器１０７、１１６、１４４、１４５とを備えている。音像生成手段４は、信号１３９と信号１４１とをワイドステレオ回路１４０に入力する。ワイドステレオ回路１４０は、入力左信号である信号１３９と入力右信号である信号１４１に対して、ステレオ再生したときに音像が広がるような加工を施し、左出力信号１４２をミキサー１１３に出力するとともに、右出力信号１４３をミキサー１２２に出力する回路である。【００４３】
図２は、ワイドステレオ回路１４０を例えばクロストークキャンセラとして構成した場合のブロック図である。入力左信号１３９は分配され、第一のフィルタ２０３と加算器２０４に入力される。第１のフィルタ２０３では、入力信号１３９に対してフィルタリング処理を施し、得られた信号２０５を加算器２０６に出力する。【００４４】
入力右信号１４１も入力左信号１３９と同様に分配され、第二のフィルタ２０７と加算器２０６に入力される。第二のフィルタ２０７では、信号１４１に対してフィルタリング処理を施し、得られた信号２０８を加算器２０４へ向けて出力する。加算器２０４、２０６では、入力された２つの信号を加算し、それぞれ、ワイドステレオ回路１４０の左出力信号１４２、右出力信号１４３として出力する。【００４５】
なお、図２のようにワイドステレオ回路を構成した場合には、フィルタ２０３およびフィルタ２０７の特性は、位相特性の変形が大きく、振幅強度が入力信号よりも減衰するような特性が望ましい。【００４６】
またワイドステレオ回路１４０の構成は図２に示した構成に限定されるものではなく、例えば、逆相信号を反対側の信号へ重畳するような単純な方法を採用してもよいし、ＨＲＴＦ（頭部音響伝達関数）を用いたワイドステレオ回路を用いる方法も考えられる。【００４７】
このように音像生成装置１において、左後方信号１３９と右後方信号１４１に対してワイドステレオ回路１４０による信号処理を行うこととしたので、ステレオ音像を拡大させるだけでなく、左右の信号に大して何ら変形を加えない信号に、振幅の小さいフィルタ出力信号を加算するだけであるので、音質劣化の極めて少ないワイドステレオ信号を得ることができるという効果もある。【００４８】
音像生成手段４は、乗算器１０７を用いてＬ信号１０１にゲイン係数Ｇｌ１を乗じて信号１１０を生成する。また乗算器１１９を用いてＲ信号１０２にゲイン係数Ｇｒ１を乗じて信号１１９を生成する。さらに乗算器１４４を用いてＣ信号１０５にゲイン係数Ｇｃを乗じて信号１４６を生成する。そして乗算器１４５を用いてＬＦＥ信号１０６にゲイン係数Ｇｌｆｅを乗じて信号１４７を生成する。【００４９】
最後に、音像生成手段４はミキサー１１３によってＬ信号１０１から生成した信号１１０とワイドステレオ回路１４０の出力左信号である信号１４２、さらにＣ信号１０５から生成した信号１４６と、ＬＦＥ信号１０６から生成した信号１４７とを混合して音像生成装置１の最終的な出力左信号である信号１４８（ＳＬ信号）を生成する。同様に、ミキサー１２２によってＲ信号１０２から生成した信号１１９とワイドステレオ回路１４０の出力右信号である信号１４３、さらには信号１４６と信号１４７とを混同して最終的な出力右信号である信号１４９（ＳＲ信号）を生成する。【００５０】
このように、この発明の実施の形態１による音像生成装置１では、Ｌ、Ｒ信号に対してはワイドステレオ処理や後方定位用のフィルタリング処理を施すため、極めて広がり感のある再生音像を提示させることが可能である。またＬＳ、ＲＳ信号に対しても、後方定位用のフィルタリング処理を施すため、マルチスピーカによる再生と遜色のない後方サラウンド信号を提示させることが可能である。【００５１】
また、Ｌ、Ｒ信号に対する６つのゲイン係数Ｇｌ１、Ｇｌ２、Ｇｌ３、Ｇｌ４、Ｇｌ５、Ｇｒ１、Ｇｒ２、Ｇｒ３、Ｇｒ４、Ｇｒ５のみを調整するだけで、広がり感の調整をすることができるという効果もある。例えば広がり感を向上させる望ましいゲイン係数としては、図３に示すようなゲイン係数セットが挙げられる。また、これと合わせて乗算器１２５のゲイン係数Ｇｌｓ、乗算器１２７のゲイン係数Ｇｒｓ、乗算器１４４のゲイン係数１４４、乗算器１４５のゲイン係数１４５についても図４のような値を設定するとよい。【００５２】
すなわち、ゲイン係数Ｇｌ２、Ｇｒ２を相対的に大きくすれば、後方定位用のフィルタによって、左右信号の音像の広がり感を後方にまで拡大させることが可能となり、ゲイン係数Ｇｌ３、Ｇｒ３を相対的に大きくすれば、ワイドステレオ処理によって、左右の音像の広がり感を横方向に拡大させることが可能となる。これにより、左右スピーカの見開き角が６０度以下の狭間隔な再生環境であっても、効果的なサラウンド音像を生成することができる。【００５３】
また、音像の拡大によって音質劣化が懸念される場合には、例えば、音質を重視したゲイン係数として図５に示すようなゲイン係数セットを設定することで、信号の変形を伴わない成分が大きくなるので、音質の改善を図ることも可能である。【００５４】
なお、この構成例においては、マルチチャンネルオーディオ信号として５．１チャンネルオーディオ信号の例を用いて説明したが、ここでの説明のうち、Ｃ信号とＬＦＥ信号を省略しても、この発明の特徴が損なわれることなく効果が発揮されることは明らかである。したがってマルチチャンネルオーディオ信号としては特定のチャンネル数に限定されるものではない。【００５５】
実施の形態２.
実施の形態１では、図１に示した回路構成によって５．１チャンネルのオーディオ信号から良好なサラウンド音像を生成する方法について示した。しかし、このような処理は専用のハードウェアを用いなくても実現可能である。この発明の実施の形態２による音像生成システムはコンピュータプログラムを実行可能なＣＰＵ(Central Processing Unit)を備えたコンピュータシステム、あるいはＲＯＭ(Read Only Memory)に格納した命令コードセットを逐次実行するＬＳＩにおいて、実施の形態１と同等の処理を実現する方法について説明する。【００５６】
図６は、この発明の実施の形態２による音像生成システムの構成を示すブロック図である。この構成例では、音像生成システム２０においてオーディオデータファイル２１に格納されたマルチチャンネルオーディオデータを制御手段２２によって２チャンネル再生手段２３が再生可能なオーディオデータに変換する処理について説明する。【００５７】
図において、オーディオデータファイル２１はマルチチャンネルオーディオ信号をディジタルデータの形式で格納するデータファイルである。ここでは例としてオーディオデータファイル２１は、マルチチャンネルオーディオデータとして５．１チャンネルオーディオデータを記憶しているものとする。なおデータファイルとしては、磁気ディスクやＤＶＤ媒体、ＣＤ媒体に格納された状態のファイルをいうだけではなく、例えばメモリ上に記憶されるデータであっても技術的に等価であるし、場合によってはネットワークに接続されたリモートコンピュータシステムに記憶されるデータであってもよい。【００５８】
またオーディオデータファイルのデータ形式にはＭＰ３(MPEG Audio Layer-3)形式のデータやＡＡＣ(Advanced Audio Coding)形式のデータ、ＷＡＶＥ形式のデータその他各種のディジタル音声信号保管形式であってよい。【００５９】
また制御手段２２はＣＰＵとサラウンド音像生成を行うプログラムを記憶する記憶媒体から構成される部位である。２チャンネル再生手段２３は、２チャンネルのオーディオデータを再生するための回路や素子、装置である。【００６０】
続いて音像生成システム２０の動作について図を用いて説明する。図７は、音像生成システム２０によって行われる処理のフローチャートである。まず制御手段２２はオーディオデータファイル２１よりオーディオデータを取得する。そして例えばオーディオデータファイル２１の読み出し位置がＥＯＦに到達したり、オーディオデータファイル２１と制御手段２２との間のデータ通信路が切断される、などの理由で入力データがこれ以上取得できない状態となった場合は入力完了と判断する（ＳＴ２０１：Ｙｅｓ）。一方、オーディオデータが取得できる場合（ＳＴ２０１：Ｎｏ）は、ステップＳＴ２０２に進む。【００６１】
ステップＳＴ２０２において、制御手段２２はＬ信号、Ｒ信号、ＬＳ信号、ＲＳ信号、Ｃ信号、ＬＦＥ信号をオーディオデータファイル２１より取得する。そしてステップＳＴ２０３において、ＬＳ信号にＧｌｓ、Ｌ信号にゲイン係数Ｇｌ２、Ｒ信号にゲイン係数Ｇｒ４をそれぞれ乗算し、乗算結果を加算してその結果をＸＬ信号とする。またＲＳ信号にＧｒｓ、Ｒ信号にゲイン係数Ｇｒ２、Ｌ信号にゲイン係数Ｇｌ４をそれぞれ乗算し、乗算結果を加算してその結果をＸＲ信号とする。【００６２】
また、ステップＳＴ２０２の処理は、実施の形態１の音像生成装置１における加算器１１４と加算器１２３の処理に相当する。したがって技術的な効果は実施の形態１で述べたものと同じである。【００６３】
続いてＸＬ信号、ＸＲ信号に対して後方定位フィルタ処理を施す（ステップＳＴ２０４）。ここでは２つの空間伝達関数Ａ１、Ａ２を用いて後方定位処理をそれぞれの信号に対して施す。ＸＬ信号に空間伝達関数Ａ１による後方定位フィルタ処理を施して得た信号をＸＬ１、ＸＬ信号に空間伝達関数Ａ２による後方定位フィルタ処理を施して得た信号をＸＬ２、ＸＲ信号に空間伝達関数Ａ１による後方定位フィルタ処理を施して得た信号をＸＲ１、ＸＲ信号に空間伝達関数Ａ２による後方定位フィルタ処理を施して得た信号をＸＲ２とする。【００６４】
なお、空間伝達関数Ａ１は左後方信号であるＸＬ信号が左耳に届く状態、あるいは右後方信号であるＸＲ信号が右耳に届く状態を模擬するものである。これに対して空間伝達関数Ａ２は、左後方信号であるＸＬ信号が右耳に届く状態、あるいは右後方信号であるＸＲ信号が左耳に届く状態を模擬するものである。これらは実施の形態１の音声生成装置１において、後方定位フィルタ１３０、１３１、１３５、１３６を用いて行う後方定位フィルタ処理と同様の処理を行うものである。すなわち後方定位フィルタ１３０はＡ１（ＸＬ）、後方定位フィルタ１３１はＡ２（ＸＬ）、後方定位フィルタ１３５はＡ１（ＸＲ）、後方定位フィルタ１３６はＡ２（ＸＲ）に相当する。【００６５】
またステップＳＴ２０４において実行する４つの後方定位フィルタ処理はそれぞれに依存関係がないので、これら４つの処理間の実行順序を問わない。よって並列実行することも可能である。【００６６】
次にステップＳＴ２０５において、ＸＬ１信号とＸＲ２信号、そしてゲイン係数Ｇｌ３を乗じたＬ信号、ゲイン係数Ｇｒ５を乗じたＲを加算し、加算結果をＬｉｎ信号とする。さらに、ＸＲ１信号とＸＬ２信号、そしてゲイン係数Ｇｒ３を乗じたＲ信号、ゲイン係数Ｇｌ５を乗じたＬを加算して加算結果をＲｉｎ信号とする。この処理は、実施の形態１の加算器１１５と加算器１２４による処理に相当する。したがって技術的効果についても実施の形態１で述べた効果と同様である。【００６７】
続いて、Ｌｉｎ信号とＲｉｎ信号に対してワイドステレオ処理を行い、ワイドステレオ処理を施した出力信号として左信号のＬｏｕｔ信号と右信号のＲｏｕｔ信号とを生成する（ステップＳＴ２０６）。ワイドステレオ処理については実施の形態１ですでに説明しているので、詳細については言及しない。【００６８】
そしてステップＳＴ２０７において、Ｌｏｕｔにゲイン係数Ｇｃを乗じたＣ信号とゲイン係数Ｇｌｆｅを乗じたＬＦＥ信号、さらにはゲイン係数Ｇｌ１を乗じたＬ信号を加算してＳＬ信号を得るとともに、Ｒｏｕｔにゲイン係数Ｇｃを乗じたＣ信号とゲイン係数Ｇｌｆｅを乗じたＬＦＥ信号、さらにはゲイン係数Ｇｒ１を乗じたＲ信号を加算してＳＲ信号を得る。最後にＳＬ信号とＳＲ信号を２チャンネル再生手段２３に出力して（ステップ２３）、ステップＳＴ２０１に戻る。【００６９】
以上より明らかなように、この発明の実施の形態２によれば、汎用的な演算装置によってもマルチチャンネルオーディオデータの立体音場特性を良好に維持しながら、２チャンネルオーディオデータに変換することが可能である。【００７０】
なおオーディオデータファイル２１はオーディオ信号の供給源の一例として示したものにすぎない。つまりこの発明の技術的思想の意義に基づけば、オーディオ信号の供給源としてこのような構成に限定しなければならない理由は全くないことは容易に理解されよう。したがってこの音像生成システムを構成するにあたって、マルチチャンネルオーディオ信号は何らかの状態で記憶されていることが必要なわけではなく、例えばオーディオデータファイル２１に替えて、マイクロホンなどで集音した音声信号を制御手段２２の入力オーディオ信号とすることは容易である。またオーディオ信号の供給源としては、例えばアナログあるいはディジタル無線信号によって放送局から供給される形態であってもよいのである。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
この発明は、オーディオシステム全般に適用することが可能である。
【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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