(57)【要約】  入力された音声信号を複数のチャンネルの１つに出力し、入力された音声信号に基づいて複数のチャンネルのうち他のチャンネルの音声信号を制御する制御信号を出力する定位制御装置が提供される。そして、この定位制御装置では、減衰部（１０１）は、入力された音声信号を減衰する。そして、遅延部（１０２）は、減衰部（１０１）によって減衰された音声信号を遅延させる。そして、生成部（１０３）は、遅延部（１０２）によって遅延された音声信号から制御信号を生成する。
2007046288.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された音声信号を複数のチャンネルの１つに出力し、前記入力された音声信号に基づいて前記複数のチャンネルのうち他のチャンネルの音声信号を制御する制御信号を出力する定位制御装置において、
前記入力された音声信号を減衰する減衰手段と、
前記減衰手段によって減衰された音声信号を遅延させる遅延手段と、
前記遅延手段によって遅延された音声信号から前記制御信号を生成する生成手段と、
を備えることを特徴とする定位制御装置。
【請求項２】
前記遅延手段は、前記減衰手段によって減衰された音声信号を帯域ごとに分けて遅延させ、前記生成手段は、前記遅延手段によって遅延された帯域ごとの音声信号のそれぞれを合成して、前記制御信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の定位制御装置。
【請求項３】
前記複数のチャンネルの他のチャンネルの音声信号に、前記生成手段によって生成された制御信号を合成して、前記複数のチャンネルのうち他のチャンネルに音声信号を出力する出力手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の定位制御装置。
【請求項４】
前記生成手段は、前記複数のチャンネルのうち他のチャンネルのそれぞれについて、前記制御信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の定位制御装置。
【請求項５】
前記出力手段は、前記生成手段によって生成された制御信号を合成することにより、前記複数のチャンネルのうち他のチャンネルの音声信号の音圧レベルを変化させ、前記音声信号の示す音の音像位置を変化させることを特徴とする請求項１に記載の定位制御装置。
【請求項６】
前記入力された音声信号が左側スピーカに出力する音声信号の場合、前記出力手段は、前記入力された音声信号をそのまま左側スピーカに出力し、前記生成手段によって生成された信号を右側スピーカに出力することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の定位制御装置。
【請求項７】
入力された音声信号を複数のチャンネルの１つに出力し、前記入力された音声信号に基づいて前記複数のチャンネルのうち他のチャンネルの音声信号を制御する制御信号を出力する定位制御方法において、
前記入力された音声信号を減衰する減衰工程と、
前記減衰工程によって減衰された音声信号を遅延させる遅延工程と、
前記遅延工程によって遅延された音声信号から前記制御信号を生成する生成工程と、
を含むことを特徴とする定位制御方法。
【請求項８】
請求項７に記載の定位制御方法をコンピュータに実行させることを特徴とする定位制御プログラム。
【請求項９】
請求項８に記載の定位制御プログラムを記録したことを特徴とするコンピュータに読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、入力された音声の音像位置を変化させて再生する定位制御装置、定位制御方法、定位制御プログラムおよびコンピュータに読み取り可能な記録媒体に関する。ただし、この発明の利用は、上述の定位制御装置、定位制御方法、定位制御プログラムおよびコンピュータに読み取り可能な記録媒体に限らない。
【背景技術】
【０００２】
ＤＶＤや地上波デジタル放送の普及に伴い、５．１ｃｈなどのようなサラウンド音声コンテンツが増加している。家庭で５．１ｃｈを楽しむには多くのスピーカが必要になる。しかし、多くのスピーカを置く場合には部屋のスペースが限られている。特にリスナーの後方に置くスピーカが置けないケースが多い。【０００３】
これに対し、前方の２つのスピーカがリスナーに対して左右対称な配置になったときに、Ｈｌ＝（ＳＦ−ＡＫ）／（Ｓ2−Ａ2）とＨｒ＝（ＳＫ−ＡＦ）／（Ｓ2−Ａ2）のそれぞれの条件を満たす２つのフィルタで仮想音像を作るものがあった（たとえば、特許文献１参照。）。この式で、Ｓは一対のスピーカから受聴者の同じ側の耳までの伝達関数、Ａは一対のスピーカから受聴者の反対側の耳までの伝達関数、Ｆは音像を定位させたい位置から受聴者の同じ側の耳までの伝達関数、Ｋは音像を定位させたい位置から受聴者の反対側の耳までの伝達関数である。【０００４】
【特許文献１】特開平８−２６５８９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、再生音場において、人の耳までの伝達関数は、様々なピーク、ディップを持ち、一般にフラットなことはありえない。こうした伝達関数から算出されるフィルタ係数もまた同様の傾向をもつ。このように、従来のスピーカは伝達関数の周波数特性は凸凹であり、音源の周波数成分を大きく変化させてしまい、不自然な音質で再生されるという問題が一例として挙げられる。【０００６】
また、リスナーは聞く環境や、頭の位置が常に固定されているわけではなく、頭の形もひとそれぞれで、万人に効果のあるフィルタ係数を見つけることは一般には困難とされている。一方で、所望の頭部伝達関数（ＨＲＴＦ）で得られる帯域ごとの両耳間レベル差に近似できたとしても、目論見通りの位置に音像は定位しない。それは、人はＨＲＴＦ＋αの観点で音像位置を検出しているからである。この＋αの部分を調整するためにより単純な構成にすることもできるが、この場合、理論的最適解を必ずしも持っていないという問題が一例として挙げられる。【０００７】
さらに、頭の形、再生環境などは、ユーザーによってまちまちである。頭部伝達関数を使った処理では、ダミーヘッドを使った測定をしなくては環境に最適な係数を導き出すことができないという問題が一例として挙げられる。また、スピーカをリスナーに対して左右対称に配置しても、仮想音像が左右に最も拡がる係数は対称にはならないことの方が多い。部屋の環境や、聴覚の非対称性などがその要因として挙げられ、これにより、快適に聴くことができるように仮想音像が広がらないという問題が一例として挙げられる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明にかかる定位制御装置は、入力された音声信号を複数のチャンネルの１つに出力し、前記入力された音声信号に基づいて前記複数のチャンネルのうち他のチャンネルの音声信号を制御する制御信号を出力する定位制御装置において、前記入力された音声信号を減衰する減衰手段と、前記減衰手段によって減衰された音声信号を遅延させる遅延手段と、前記遅延手段によって遅延された音声信号から前記制御信号を生成する生成手段と、を備えることを特徴とする。【０００９】
また、請求項７の発明にかかる定位制御方法は、入力された音声信号を複数のチャンネルの１つに出力し、前記入力された音声信号に基づいて前記複数のチャンネルのうち他のチャンネルの音声信号を制御する制御信号を出力する定位制御方法において、前記入力された音声信号を減衰する減衰工程と、前記減衰工程によって減衰された音声信号を遅延させる遅延工程と、前記遅延工程によって遅延された音声信号から前記制御信号を生成する生成工程と、を含むことを特徴とする。【００１０】
また、請求項８の発明にかかる定位制御プログラムは、請求項７に記載の定位制御方法をコンピュータに実行させることを特徴とする。【００１１】
また、請求項９の発明にかかるコンピュータに読み取り可能な記録媒体は、請求項８に記載の定位制御プログラムを記録したことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、この発明の実施の形態にかかる定位制御装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、この発明の実施の形態にかかる定位制御方法の処理を示すフローチャートである。
【図３】図３は、定位制御装置とスピーカの配置を説明するブロック図である。
【図４】図４は、定位制御装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、定位制御装置により左方向に定位させる機能を説明するブロック図である。
【図６】図６は、定位制御装置により２つの音像を定位させる機能を説明するブロック図である。
【図７】図７は、左スピーカのみで制御を伴わずに再生したときの制御原理イメージを示す説明図である。
【図８】図８は、後方定位のための制御原理イメージを示す説明図である。
【図９】図９は、逆相の音を説明する説明図である。
【図１０】図１０は、ディレイを掛ける場合を説明する説明図である。
【図１１】図１１は、音声の定位制御処理を説明するフローチャートである。
【図１２】図１２は、中高域を別のスピーカで再生する場合の定位制御装置の構成を説明するブロック図である。
【符号の説明】
【００１３】
１０１  減衰部
１０２  遅延部
１０３  生成部
１０４  出力部
３０１  定位制御装置
３０２  スピーカ
３０３  スピーカ
４０１  ステレオ端子
４０６  音源記録部
５００  減衰部
５１０  遅延部
５１１  ディレイ
５１２  バンドパスフィルタ
５１３  加算部
６００  減衰部
６０１  遅延部
６０２  加算部
６１０  減衰部
６１１  遅延部
６１２  加算部
１２００  中央減衰部
１２０１  中央遅延部
１２１０  右側減衰部
１２１１  右側遅延部
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる定位制御装置、定位制御方法、定位制御プログラムおよびコンピュータに読み取り可能な記録媒体の好適な実施の形態を詳細に説明する。【００１５】
図１は、この発明の実施の形態にかかる定位制御装置の機能的構成を示すブロック図である。この実施の形態の定位制御装置は、入力された音声信号を複数のチャンネルの１つに出力し、入力された音声信号に基づいて前記複数のチャンネルのうち他のチャンネルの音声信号を制御する制御信号を出力する。そして、この定位制御装置は、減衰部１０１、遅延部１０２、生成部１０３、出力部１０４により構成されている。【００１６】
減衰部１０１は、入力された音声信号を減衰する。減衰部１０１は、バンドパスフィルタを使用することにより、入力された音声信号を減衰することもできる。遅延部１０２は、減衰部１０１によって減衰された音声信号を遅延させる。たとえば、遅延部１０２は、減衰部１０１によって減衰された音声信号を帯域ごとに分けて遅延させる。【００１７】
生成部１０３は、遅延部１０２によって遅延された音声信号から制御信号を生成する。たとえば、生成部１０３は、遅延部１０２によって遅延された帯域ごとの音声信号のそれぞれを合成して、制御信号を生成する。また、生成部１０３は、複数のチャンネルのうち他のチャンネルのそれぞれについて、制御信号を生成することもできる。【００１８】
出力部１０４は、複数のチャンネルのうち他のチャンネルの音声信号に、生成部１０３によって生成された制御信号を合成して、複数のチャンネルのうち他のチャンネルに音声信号を出力する。出力部１０４は、生成部１０３によって生成された制御信号を合成することにより、複数のチャンネルのうち他のチャンネルの音声信号の音圧レベルを変化させ、音声信号の示す音の音像位置を変化させる。また、出力部１０４は、入力された音声信号が左側スピーカに出力する音声信号の場合、入力された音声信号をそのまま左側スピーカに出力し、生成部１０３によって生成された信号を右側スピーカに出力する。【００１９】
図２は、この発明の実施の形態にかかる定位制御方法の処理を示すフローチャートである。まず、減衰部１０１は、入力された音声信号を減衰する（ステップＳ２０１）。次に、遅延部１０２は、減衰部１０１によって減衰された音声信号を遅延させる（ステップＳ２０２）。次に、生成部１０３は、遅延部１０２によって遅延された音声信号から制御信号を生成する（ステップＳ２０３）。【００２０】
次に、入力された音声信号を複数のチャンネルの１つに出力し、入力された音声信号に基づいて前記複数のチャンネルのうち他のチャンネルの音声信号を制御する制御信号を出力する（ステップＳ２０４）。【００２１】
次に、出力部１０４は、他のチャンネルの音声信号に、生成部１０３によって生成された制御信号を合成して他のチャンネルに音声信号を出力する（ステップＳ２０５）。出力部１０４は、生成部１０３によって生成された制御信号を合成し、再生することにより、両耳での音圧レベルを変化させ、音声信号の示す音の音像位置を変化させる。【００２２】
以上説明した実施の形態により、音声信号を減衰して遅延した状態で他方のスピーカに出力することができる。それにより、あるスピーカにおいて出力される音声信号を、他のスピーカにおいて遅延して出力される音声信号により、たとえば両耳での音圧レベルを変化させることができる。その結果、聴き手における音像位置を変化させることができる。【００２３】
したがって、たとえば聴き手は聞く環境や、頭の位置が常に固定されていない場合や、頭の形が異なるなど、フィルタ係数にばらつきがある場合でも、フィルタ係数を合わせて使用することができるようになる。なお、一つのスピーカで、位相差だけを変化させた音を鳴らしても、変化させていない音との音質の違いはほとんど分からない。したがって、原音の質を下げない定位制御が可能になる。
【実施例】
【００２４】
図３は、定位制御装置とスピーカの配置を説明するブロック図である。定位制御装置３０１に、サラウンド信号であるＳＬおよびＳＲが入力される。ＳＬは左側に出力する信号であり、ＳＲは右側に出力する信号である。ＳＬとＳＲの入力を受けて、定位制御装置３０１は音声信号を生成して、スピーカ３０２およびスピーカ３０３から音声を再生する。【００２５】
聴き手３０４は、スピーカ３０２およびスピーカ３０３から再生された音声を聴くが、この再生された音声は、聴き手３０４にとって音像定位位置が変化された状態になっている。その結果、聴き手３０４にとって、スピーカ３０２およびスピーカ３０３の位置は、仮想位置３０５および仮想位置３０６にあるように聴くことができる。【００２６】
通常、５．１ｃｈコンテンツは前方に３つのスピーカ（Ｌ，Ｒ、Ｃ）、後方に２つのスピーカ（ＳＬ：サラウンドＬ、ＳＲ：サラウンドＲ）を用いて再生する。このＳＬ、ＳＲチャンネル用スピーカを置かないで、スピーカ３０２およびスピーカ３０３のみを使用することにより、仮想的に音像定位させることができる。【００２７】
人間は、音を聞いたときに、その音の大きさ、高さ、音色だけでなく、その方向や距離などの空間的な情報も得ることができる音像定位能力をもつ。音像定位の物理的要因を解明し制御することにより、音の方向を擬似的に決めることができる。音像定位の手がかりには、両耳に到達した信号間の時間差や強度差、頭部や耳介などによる回折で生ずる音波の周波数特性の変化、部屋の壁などによる反射がある。【００２８】
ここでは、音のレベル差を変化させることにより、音像の位置を変化させる。そして、定位制御装置３０１によって音像を変化させることによって、擬似的にその音像位置から音が聞こえるような環境を作ることができる。人間の聴覚は、両耳に到達する信号間の時間差やレベル差などの情報を統合して、音の方向のイメージと大きさなどの「音像」をとらえる。【００２９】
図４は、定位制御装置のハードウェア構成を示すブロック図である。定位制御装置３０１は、ステレオ端子４０１、ＣＰＵ４０２、ＲＯＭ４０３、ＲＡＭ４０４、ＨＤ４０５、音源記録部４０６を備える。【００３０】
ここで、ステレオ端子４０１は、ＣＰＵ４０２からの音の出力を受けて、スピーカ３０２およびスピーカ３０３に音を送る端子である。ＣＰＵ４０２は、この実施例の定位制御装置３０１の全体を制御する。ＲＯＭ４０３は、ブートプログラムなどのプログラムを記憶している。ＲＡＭ４０４は、ＣＰＵ４０２のワークエリアとして使用される。ＨＤ４０５は、不揮発性の読み書き可能な磁気メモリである。音源記録部４０６は、音源を記録しており、この記録された音源をＣＰＵ４０２が読み出すことにより、音が再生される。この音源としては、たとえばＣＤやＤＶＤなどとすることができる。【００３１】
図５は、定位制御装置により左方向に定位させる機能を説明するブロック図である。ここでは、図４で示される定位制御装置３０１のハードウェア構成の機能的構成を説明する。まず、定位制御装置３０１に、ＳＬで示される信号が入力される。このＳＬは、聴き手３０４の左側に位置するスピーカ３０２には、そのまま出力される。その一方で、減衰部５００にも同じ信号が入力される。【００３２】
減衰部５００は、入力された信号に一定の係数ＡＴＴを掛け合わせて減衰させる。ここで掛け合わせる係数ＡＴＴは、０〜１の範囲であり、たとえばＡＴＴ＝０．５とすることができる。減衰部５００は、ＳＬで示される信号をＡＴＴで減衰させて、遅延部５１０に出力する。【００３３】
遅延部５１０は、ディレイ５１１、バンドパスフィルタ５１２、加算部５１３によって構成される。ディレイ５１１は、減衰部５００から入力された信号を、その信号が属する帯域にしたがって遅延させる。遅延させた後、それぞれバンドパスフィルタ５１２に入力する。【００３４】
バンドパスフィルタ５１２は、Ｎのバンドパスフィルタによって構成される。このＮのバンドパスフィルタは、ＳＬの信号が含む帯域をいくつに分けるかによって数が決まる。６つの帯域の場合Ｎ＝６であり、９つの帯域の場合Ｎ＝９となる。バンドパスフィルタ５１２も、ディレイ５１１と同様に帯域の数にしたがって分けられる。【００３５】
バンドパスフィルタ５１２は、ディレイ５１１でフィルタリングされた信号を、各帯域についてそれぞれフィルタリングする。バンドパスフィルタ５１２は、Ｎに分けられたそれぞれの信号を、それぞれの帯域にあわせてフィルタリングする。フィルタリングした後、加算部５１３に出力する。ここでは、ディレイ５１１をかけた後にバンドパスフィルタ５１２を通すが、フィルタリングした後でディレイ処理することもできる。加算部５１３は、各帯域の遅延された信号を全て重ね合わせて、スピーカ３０３に出力する。【００３６】
図６は、定位制御装置により２つの音像を定位させる機能を説明するブロック図である。ここでは、図４で示される定位制御装置のハードウェア構成の機能的構成を説明する。本実施例では、従来の頭部伝達関数から算出されるフィルタ係数を用いていない。一つのスピーカで無処理の信号、もう一つのスピーカで帯域ごとにディレイ（位相処理）がかけられた信号が鳴らされる。５．１ｃｈシステムの場合、仮想定位させたい後方成分は２ｃｈだが、７．１ｃｈシステムなどのような４ｃｈの後方成分を仮想定位させたいシステムの場合も、同様に拡張可能である。【００３７】
まず、定位制御装置３０１に、ＳＬで示される信号とＳＲで示される信号が入力される。このＳＬは、加算部６０２に出力される。その一方で、減衰部６１０にも同じ信号が入力される。また、ＳＲは、加算部６１２に出力される。その一方で、減衰部６００にも同じ信号が入力される。【００３８】
遅延部６０１および遅延部６１１は、図５に示した遅延部５１０と同様の構成であり、ディレイ５１１、バンドパスフィルタ５１２、加算部５１３によって構成される。遅延部６０１および遅延部６１１ともに、ディレイ５１１およびバンドパスフィルタ５１２により、分割する帯域数に応じてフィルタリングおよび遅延処理を実行してそれぞれ合成して出力する。遅延部６０１からは加算部６０２に信号が出力され、遅延部６１１からは加算部６１２に信号が出力される。【００３９】
加算部６０２は、ＳＬと遅延部６０１からの信号を加算してスピーカ３０２に出力する。また、加算部６１２は、ＳＲと遅延部６１１からの信号を加算してスピーカ３０３に出力する。【００４０】
図７は、左スピーカのみで制御を伴わずに再生したときの制御原理イメージを示す説明図である。このとき音像７００はスピーカ３０２の周辺に形成される。また、バー７０１およびバー７０２は、聴き手３０４の両耳での平均音圧レベルを示す。バー７０１は、聴き手３０４の左耳にかかる平均音圧レベルであり、バー７０２は、聴き手３０４の右耳にかかる平均音圧レベルである。【００４１】
バー７０１で示される音圧に比べ、バー７０２で示される音圧は少し小さい。その結果、音像７００がスピーカ３０２の周辺に形成される。そして、聴き手３０４は、音像７００から音が発していると感じる。【００４２】
図８は、後方定位のための制御原理イメージを示す説明図である。右前方に制御用のスピーカ３０３を置いて、両耳での音圧レベル差を拡大するようにスピーカ３０３を駆動することにより、音像８００は、図７に示した音像７００から左側方に定位していく。バー８０１は、聴き手３０４の左耳にかかる平均音圧レベルであり、バー８０２は、聴き手３０４の右耳にかかる平均音圧レベルである。【００４３】
ここで、図７に示したようにスピーカ３０２のみから音を再生するのではなく、スピーカ３０３からも音を再生する。それにより、図７に示したバー７０１およびバー７０２で示される音圧は変化し、音圧は、バー８０１およびバー８０２で示したようになる。【００４４】
その結果、バー８０１で示される音圧に比べ、バー８０２で示される音圧は十分小さくなる。その結果、音像８００が聴き手３０４の後方や側方に移動する。そして、聴き手３０４は、音像８００から音が発していると感じる。【００４５】
図９は、逆相の音を説明する説明図である。図８に示したように右耳のレベルを下げるためには、スピーカ３０２から出す音と逆相の音をスピーカ３０３から出すことで、右耳でのレベルを下げることが通常行われている。すなわち、曲線９０１に示した信号の逆相をとって、曲線９０２に示した信号を生成し、この曲線９０２に示した信号を弱めて、曲線９０１に示した信号に重ね合わせることにより、バー８０２に示すように信号のレベルを下げる。【００４６】
図１０は、ディレイを掛ける場合を説明する説明図である。図９では逆相の音を出すことでレベルを下げたが、図１０に示すこの実施例では、曲線１００１で示されるスピーカ３０２から出す音を、レベルを変えずそのまま時間をシフトさせて、曲線１００２で示される信号を生成する。そして、この曲線１００２で示される信号を弱めてから、スピーカ３０３から出力させる。【００４７】
このように、ディレイをかけて波形をシフトさせることにより、逆相をかける場合とほぼ等価な効果を生む。すなわち、両耳間のレベル差を変化させ、それにより音像の位置を変えることができる。ここで、実際には帯域によって波長が異なるので、効果的なディレイ量は異なる。そのため、帯域ごとに独立にディレイをかけられるようにする。【００４８】
図１１は、音声の定位制御処理を説明するフローチャートである。まず、サンプル入力を受け取る（ステップＳ１１０１）。すなわち、プロセッサはデジタルオーディオ信号を受け取り、ｉｎに記憶する。次に、デジタルオーディオ信号を減衰処理する（ステップＳ１１０２）。すなわち、ｉｎのデジタルオーディオ信号に固定の減衰信号であるＡＴＴ信号をかけ、ａ＿ｉｎに入れる。通常、ＡＴＴは０〜１の値を用いる。例えば、ＡＴＴ＝０．５とする。【００４９】
次に、減衰処理した信号をバッファにストアする（ステップ１１０３）。すなわち、ａ＿ｉｎをディレイ用のバッファｃ＿ｂｕｆｆｅｒ（）にストアする。通常、バッファには固定長のサーキュラバッファが用いられる。次に、出力サンプルｏｕｔを初期化する（ステップＳ１１０４）。【００５０】
次に、帯域カウンタｉを１に初期化する（ステップＳ１１０５）。ここで帯域分割は、中心周波数が［１２５，２５０，５００，１ｋ，２ｋ，４ｋ］（Ｈｚ）の計６分割とする。このとき、それぞれのバンドパスフィルタの帯域幅は１／１Ｏｃｔとなる。フィルタは直線位相ＦＩＲフィルタを使うことが望ましいが、演算量を減らしたいときにはＩＩＲ  フィルタでも代用できる。【００５１】
次に、シフト位置にあるサンプルを呼び出す（ステップＳ１１０６）。具体的には、ｃ＿ｂｕｆｆｅｒ（）中で現在の時刻からｄ（ｉ）サンプル前のサンプルを呼び出し、ｂｐｆ＿ｉｎ（ｉ）に入れる。ここでは、図５に示したように、ディレイをかけた後にバンドパスフィルタを通す。それにより、ディレイを後にした場合に比べ、帯域ごとにバッファを用意する必要がなくなる。また、バンドパスフィルタを通した後にディレイをかけてもよい。【００５２】
次に、フィルタ係数ｃｏｅｆ（ｉ）（フィルタ係数はベクトル値）により、ｂｐｆ＿ｉｎ（ｉ）をフィルタリングする（ステップＳ１１０７）。次に、カウンタをインクリメントする（ステップＳ１１０８）。具体的には、ｉの値を１増やす。【００５３】
次に、ｉがｎ（ここでは６）より大きくなったか否かを判定する（ステップＳ１１０９）。大きくない場合は（ステップＳ１１０９：Ｎｏ）、ステップＳ１１０６に戻る。大きくなった場合は（ステップＳ１１０９：Ｙｅｓ）、サンプル出力する（ステップＳ１１１０）。このとき、右スピーカ（ＳＲ入力ならその逆の左スピーカ）に対応するチャンネルへ送る。そして一連の処理を終了する。その後、次のサンプル時刻がきたら再び最初から処理を繰り返す。【００５４】
図１２は、中高域を別のスピーカで再生する場合の定位制御装置の構成を説明するブロック図である。まず、定位制御装置３０１に、ＳＬで示される信号が入力される。このＳＬは、聴き手３０４の左側に位置するスピーカ３０２には、そのまま出力される。その一方で、中央減衰部１２００および右側減衰部１２１０にも同じ信号が入力される。【００５５】
中央減衰部１２００および右側減衰部１２１０は、入力された信号に一定の係数ＡＴＴを掛け合わせて減衰させる。ここで掛け合わせる係数ＡＴＴは、０〜１の範囲であり、たとえばＡＴＴ＝０．５とすることができる。中央減衰部１２００は、ＳＬで示される信号をＡＴＴで減衰させて、右側遅延部１２０１に出力する。また、右側減衰部１２１０は、ＳＬで示される信号をＡＴＴで減衰させて、右側遅延部１２１１に出力する。【００５６】
中央遅延部１２０１および右側遅延部１２１１は、図５に示した遅延部５１０と同様の構成であり、ディレイ５１１とバンドパスフィルタ５１２によって構成される。中央遅延部１２０１および右側遅延部１２１１ともに、ディレイ５１１およびバンドパスフィルタ５１２により、分割する帯域数に応じてフィルタリングおよび遅延処理を実行してそれぞれ合成して出力する。中央遅延部１２０１からは図示しない中央のスピーカに出力され、右側遅延部１２１１からはスピーカ３０３に出力される。【００５７】
以上の実施例によれば、定位制御装置を１つの帯域に１つのパラメータというごくシンプルな構成にしているので、各人の環境に応じた係数のチューニング、カスタマイズが容易である。したがって、リスナーは聞く環境の違いや、頭の形が異なるなど、伝達特性に応じたフィルタ係数を容易に作成することができるようになる。なお、一つのスピーカで、位相差を変化させた音を鳴らしても、変化させていない音との音質の違いはほとんど分からない。したがって、原音の質をほとんど変えずに定位制御が可能になる。【００５８】
また、フロントサラウンドシステムに特化したときに、理論的最適解が必ずしもない場合であっても、理論的な最適解ではなく主観的な最適解を見つけることができる。そして、この最適解にしたがって、音像を定位させることができる。【００５９】
また、ユーザーによってまちまちな頭の形や再生環境に対し、帯域ごとに一つのパラメータのみなので、聴感でのセットも容易なためパーソナライズしやすい。また、周波数特性を持たないので、原音を損なわない再生が可能になる。【００６０】
また、逆相を使わないので、（−１）を掛けるという余計な掛け算をする必要がなくなる。また一般に、逆相感は仮想音像再生技術で最も嫌われる項目の一つになっているのに対し、ディレイだけの手法を用いることで、より自然で音源の性質を必要以上に加工しない再生が可能になる。【００６１】
なお、スピーカをリスナーに対して左右対称に配置しても、仮想音像が左右に最も拡がる係数は対称にはならないことの方が多い。部屋の環境や、聴覚の非対称性などがその要因と考えられる。しかし、各帯域に入るディレイ量は左右で対称である必要はない。そのため、左右独立のディレイ量を設定できるようにしている。【００６２】
なお、帯域ごとに２つのスピーカのペアを変えてもよい。特に、中高域でディレイをかけるスピーカとしてセンタースピーカ（中央のスピーカ）を使用してもよい。また、ディレイ＋バンドパスフィルタは一つのフィルタにまとめてしまってもよい。位相だけを変化させるオールパスフィルタ（ＩＩＲ）でも、ＦＩＲフィルタでも可能である。【００６３】
なお、波長が頭のサイズより短くなる帯域（１．５〜２ｋＨｚ以上の中高域）では、波の合成によりエネルギーを減らせるエリアが狭い。したがって、ある点では減っていても、数ｃｍ隣では逆に増えている場合がある。左に定位させようとしたものが、少し頭を動かすだけで右スピーカに定位してしまうこともある。【００６４】
そこで、ディレイをかけるスピーカとしてセンタースピーカを使うことにより、左に定位させたいものが右に定位という逆方向定位の現象は起こらなくなる。ＨＲＴＦに基づく従来の定位制御が頭部の移動によって、定位感が不安定になってしまうという弱点を克服することができる。また、演算量、係数のメモリ使用量を減らすことができる。また、この定位制御装置は、ホームシアターシステム、ＰＤＰ等の薄型ＴＶ、ＰＣ、ポータブルＤＶＤ等のパーソナルサラウンドシステムに適用することができる。【００６５】
なお、本実施の形態で説明した定位制御方法は、予め用意されたプログラムをパーソナルコンピュータやワークステーションなどのコンピュータで実行することにより実現することができる。このプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤなどのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。またこのプログラムは、インターネットなどのネットワークを介して配布することが可能な伝送媒体であってもよい。
【図１】
2007046288.tif 000003
【図２】
2007046288.tif 000004
【図３】
2007046288.tif 000005
【図４】
2007046288.tif 000006
【図５】
2007046288.tif 000007
【図６】
2007046288.tif 000008
【図７】
2007046288.tif 000009
【図８】
2007046288.tif 000010
【図９】
2007046288.tif 000011
【図１０】
2007046288.tif 000012
【図１１】
2007046288.tif 000013
【図１２】
2007046288.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成20年10月17日(2008.10.17)
【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】
入力された音声信号を複数のチャンネルの１つに出力し、前記入力された音声信号に基づいて前記複数のチャンネルのうち他のチャンネルの音声信号を制御する制御信号を出力する定位制御装置において、
前記入力された音声信号を減衰する減衰手段と、
前記減衰手段によって減衰された音声信号を遅延させる遅延手段と、
前記遅延手段によって遅延された音声信号から前記制御信号を生成する生成手段と、
を備え、
前記遅延手段は、前記減衰手段によって減衰された音声信号を帯域ごとに分けて遅延させ、
前記生成手段は、前記遅延手段によって遅延された帯域ごとの音声信号のそれぞれを合成した前記制御信号を生成することを特徴とする定位制御装置。
【請求項２】
前記複数のチャンネルの他のチャンネルの音声信号に、前記生成手段によって生成された制御信号を合成して、前記複数のチャンネルのうち他のチャンネルに音声信号を出力する出力手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の定位制御装置。
【請求項３】
前記生成手段は、前記複数のチャンネルのうち他のチャンネルのそれぞれについて、前記制御信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の定位制御装置。
【請求項４】
前記出力手段は、前記生成手段によって生成された制御信号を合成することにより、前記複数のチャンネルのうち他のチャンネルの音声信号の音圧レベルを変化させ、前記音声信号の示す音の音像位置を変化させることを特徴とする請求項１に記載の定位制御装置。
【請求項５】
前記入力された音声信号が左側スピーカに出力する音声信号の場合、前記出力手段は、前記入力された音声信号をそのまま左側スピーカに出力し、前記生成手段によって生成された信号を右側スピーカに出力することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の定位制御装置。
【請求項６】
入力された音声信号を複数のチャンネルの１つに出力し、前記入力された音声信号に基づいて前記複数のチャンネルのうち他のチャンネルの音声信号を制御する制御信号を出力する定位制御方法において、
前記入力された音声信号を減衰する減衰工程と、
前記減衰工程によって減衰された音声信号を遅延させる遅延工程と、
前記遅延工程によって遅延された音声信号から前記制御信号を生成する生成工程と、
を含み、
前記遅延工程では、前記減衰手段によって減衰された音声信号を帯域ごとに分けて遅延し、
前記生成工程では、前記遅延手段によって遅延された帯域ごとの音声信号のそれぞれを合成した前記制御信号を生成することを特徴とする定位制御方法。
【請求項７】
請求項６に記載の定位制御方法をコンピュータに実行させることを特徴とする定位制御プログラム。
【請求項８】
請求項７に記載の定位制御プログラムを記録したことを特徴とするコンピュータに読み取り可能な記録媒体。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、入力された音声の音像位置を変化させて再生する定位制御装置、定位制御方法、定位制御プログラムおよびコンピュータに読み取り可能な記録媒体に関する。ただし、この発明の利用は、上述の定位制御装置、定位制御方法、定位制御プログラムおよびコンピュータに読み取り可能な記録媒体に限らない。
【背景技術】
【０００２】
ＤＶＤや地上波デジタル放送の普及に伴い、５．１ｃｈなどのようなサラウンド音声コンテンツが増加している。家庭で５．１ｃｈを楽しむには多くのスピーカが必要になる。しかし、多くのスピーカを置く場合には部屋のスペースが限られている。特にリスナーの後方に置くスピーカが置けないケースが多い。
【０００３】
これに対し、前方の２つのスピーカがリスナーに対して左右対称な配置になったときに、Ｈｌ＝（ＳＦ−ＡＫ）／（Ｓ2−Ａ2）とＨｒ＝（ＳＫ−ＡＦ）／（Ｓ2−Ａ2）のそれぞれの条件を満たす２つのフィルタで仮想音像を作るものがあった（たとえば、特許文献１参照。）。この式で、Ｓは一対のスピーカから受聴者の同じ側の耳までの伝達関数、Ａは一対のスピーカから受聴者の反対側の耳までの伝達関数、Ｆは音像を定位させたい位置から受聴者の同じ側の耳までの伝達関数、Ｋは音像を定位させたい位置から受聴者の反対側の耳までの伝達関数である。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２６５８９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、再生音場において、人の耳までの伝達関数は、様々なピーク、ディップを持ち、一般にフラットなことはありえない。こうした伝達関数から算出されるフィルタ係数もまた同様の傾向をもつ。このように、従来のスピーカは伝達関数の周波数特性は凸凹であり、音源の周波数成分を大きく変化させてしまい、不自然な音質で再生されるという問題が一例として挙げられる。
【０００６】
また、リスナーは聞く環境や、頭の位置が常に固定されているわけではなく、頭の形もひとそれぞれで、万人に効果のあるフィルタ係数を見つけることは一般には困難とされている。一方で、所望の頭部伝達関数（ＨＲＴＦ）で得られる帯域ごとの両耳間レベル差に近似できたとしても、目論見通りの位置に音像は定位しない。それは、人はＨＲＴＦ＋αの観点で音像位置を検出しているからである。この＋αの部分を調整するためにより単純な構成にすることもできるが、この場合、理論的最適解を必ずしも持っていないという問題が一例として挙げられる。
【０００７】
さらに、頭の形、再生環境などは、ユーザーによってまちまちである。頭部伝達関数を使った処理では、ダミーヘッドを使った測定をしなくては環境に最適な係数を導き出すことができないという問題が一例として挙げられる。また、スピーカをリスナーに対して左右対称に配置しても、仮想音像が左右に最も拡がる係数は対称にはならないことの方が多い。部屋の環境や、聴覚の非対称性などがその要因として挙げられ、これにより、快適に聴くことができるように仮想音像が広がらないという問題が一例として挙げられる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明にかかる定位制御装置は、入力された音声信号を複数のチャンネルの１つに出力し、前記入力された音声信号に基づいて前記複数のチャンネルのうち他のチャンネルの音声信号を制御する制御信号を出力する定位制御装置において、前記入力された音声信号を減衰する減衰手段と、前記減衰手段によって減衰された音声信号を遅延させる遅延手段と、前記遅延手段によって遅延された音声信号から前記制御信号を生成する生成手段と、を備えを備え、前記遅延手段は、前記減衰手段によって減衰された音声信号を帯域ごとに分けて遅延させ、前記生成手段は、前記遅延手段によって遅延された帯域ごとの音声信号のそれぞれを合成した前記制御信号を生成することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項６の発明にかかる定位制御方法は、入力された音声信号を複数のチャンネルの１つに出力し、前記入力された音声信号に基づいて前記複数のチャンネルのうち他のチャンネルの音声信号を制御する制御信号を出力する定位制御方法において、前記入力された音声信号を減衰する減衰工程と、前記減衰工程によって減衰された音声信号を遅延させる遅延工程と、前記遅延工程によって遅延された音声信号から前記制御信号を生成する生成工程と、を含み、前記遅延工程では、前記減衰手段によって減衰された音声信号を帯域ごとに分けて遅延し、前記生成工程では、前記遅延手段によって遅延された帯域ごとの音声信号のそれぞれを合成した前記制御信号を生成することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項７の発明にかかる定位制御プログラムは、請求項６に記載の定位制御方法をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項８の発明にかかるコンピュータに読み取り可能な記録媒体は、請求項７に記載の定位制御プログラムを記録したことを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる定位制御装置、定位制御方法、定位制御プログラムおよびコンピュータに読み取り可能な記録媒体の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１３】
図１は、この発明の実施の形態にかかる定位制御装置の機能的構成を示すブロック図である。この実施の形態の定位制御装置は、入力された音声信号を複数のチャンネルの１つに出力し、入力された音声信号に基づいて前記複数のチャンネルのうち他のチャンネルの音声信号を制御する制御信号を出力する。そして、この定位制御装置は、減衰部１０１、遅延部１０２、生成部１０３、出力部１０４により構成されている。
【００１４】
減衰部１０１は、入力された音声信号を減衰する。減衰部１０１は、バンドパスフィルタを使用することにより、入力された音声信号を減衰することもできる。遅延部１０２は、減衰部１０１によって減衰された音声信号を遅延させる。たとえば、遅延部１０２は、減衰部１０１によって減衰された音声信号を帯域ごとに分けて遅延させる。
【００１５】
生成部１０３は、遅延部１０２によって遅延された音声信号から制御信号を生成する。たとえば、生成部１０３は、遅延部１０２によって遅延された帯域ごとの音声信号のそれぞれを合成して、制御信号を生成する。また、生成部１０３は、複数のチャンネルのうち他のチャンネルのそれぞれについて、制御信号を生成することもできる。
【００１６】
出力部１０４は、複数のチャンネルのうち他のチャンネルの音声信号に、生成部１０３によって生成された制御信号を合成して、複数のチャンネルのうち他のチャンネルに音声信号を出力する。出力部１０４は、生成部１０３によって生成された制御信号を合成することにより、複数のチャンネルのうち他のチャンネルの音声信号の音圧レベルを変化させ、音声信号の示す音の音像位置を変化させる。また、出力部１０４は、入力された音声信号が左側スピーカに出力する音声信号の場合、入力された音声信号をそのまま左側スピーカに出力し、生成部１０３によって生成された信号を右側スピーカに出力する。
【００１７】
図２は、この発明の実施の形態にかかる定位制御方法の処理を示すフローチャートである。まず、減衰部１０１は、入力された音声信号を減衰する（ステップＳ２０１）。次に、遅延部１０２は、減衰部１０１によって減衰された音声信号を遅延させる（ステップＳ２０２）。次に、生成部１０３は、遅延部１０２によって遅延された音声信号から制御信号を生成する（ステップＳ２０３）。
【００１８】
次に、入力された音声信号を複数のチャンネルの１つに出力し、入力された音声信号に基づいて前記複数のチャンネルのうち他のチャンネルの音声信号を制御する制御信号を出力する（ステップＳ２０４）。
【００１９】
次に、出力部１０４は、他のチャンネルの音声信号に、生成部１０３によって生成された制御信号を合成して他のチャンネルに音声信号を出力する（ステップＳ２０５）。出力部１０４は、生成部１０３によって生成された制御信号を合成し、再生することにより、両耳での音圧レベルを変化させ、音声信号の示す音の音像位置を変化させる。
【００２０】
以上説明した実施の形態により、音声信号を減衰して遅延した状態で他方のスピーカに出力することができる。それにより、あるスピーカにおいて出力される音声信号を、他のスピーカにおいて遅延して出力される音声信号により、たとえば両耳での音圧レベルを変化させることができる。その結果、聴き手における音像位置を変化させることができる。
【００２１】
したがって、たとえば聴き手は聞く環境や、頭の位置が常に固定されていない場合や、頭の形が異なるなど、フィルタ係数にばらつきがある場合でも、フィルタ係数を合わせて使用することができるようになる。なお、一つのスピーカで、位相差だけを変化させた音を鳴らしても、変化させていない音との音質の違いはほとんど分からない。したがって、原音の質を下げない定位制御が可能になる。
【実施例】
【００２２】
図３は、定位制御装置とスピーカの配置を説明するブロック図である。定位制御装置３０１に、サラウンド信号であるＳＬおよびＳＲが入力される。ＳＬは左側に出力する信号であり、ＳＲは右側に出力する信号である。ＳＬとＳＲの入力を受けて、定位制御装置３０１は音声信号を生成して、スピーカ３０２およびスピーカ３０３から音声を再生する。
【００２３】
聴き手３０４は、スピーカ３０２およびスピーカ３０３から再生された音声を聴くが、この再生された音声は、聴き手３０４にとって音像定位位置が変化された状態になっている。その結果、聴き手３０４にとって、スピーカ３０２およびスピーカ３０３の位置は、仮想位置３０５および仮想位置３０６にあるように聴くことができる。
【００２４】
通常、５．１ｃｈコンテンツは前方に３つのスピーカ（Ｌ，Ｒ、Ｃ）、後方に２つのスピーカ（ＳＬ：サラウンドＬ、ＳＲ：サラウンドＲ）を用いて再生する。このＳＬ、ＳＲチャンネル用スピーカを置かないで、スピーカ３０２およびスピーカ３０３のみを使用することにより、仮想的に音像定位させることができる。
【００２５】
人間は、音を聞いたときに、その音の大きさ、高さ、音色だけでなく、その方向や距離などの空間的な情報も得ることができる音像定位能力をもつ。音像定位の物理的要因を解明し制御することにより、音の方向を擬似的に決めることができる。音像定位の手がかりには、両耳に到達した信号間の時間差や強度差、頭部や耳介などによる回折で生ずる音波の周波数特性の変化、部屋の壁などによる反射がある。
【００２６】
ここでは、音のレベル差を変化させることにより、音像の位置を変化させる。そして、定位制御装置３０１によって音像を変化させることによって、擬似的にその音像位置から音が聞こえるような環境を作ることができる。人間の聴覚は、両耳に到達する信号間の時間差やレベル差などの情報を統合して、音の方向のイメージと大きさなどの「音像」をとらえる。
【００２７】
図４は、定位制御装置のハードウェア構成を示すブロック図である。定位制御装置３０１は、ステレオ端子４０１、ＣＰＵ４０２、ＲＯＭ４０３、ＲＡＭ４０４、ＨＤ４０５、音源記録部４０６を備える。
【００２８】
ここで、ステレオ端子４０１は、ＣＰＵ４０２からの音の出力を受けて、スピーカ３０２およびスピーカ３０３に音を送る端子である。ＣＰＵ４０２は、この実施例の定位制御装置３０１の全体を制御する。ＲＯＭ４０３は、ブートプログラムなどのプログラムを記憶している。ＲＡＭ４０４は、ＣＰＵ４０２のワークエリアとして使用される。ＨＤ４０５は、不揮発性の読み書き可能な磁気メモリである。音源記録部４０６は、音源を記録しており、この記録された音源をＣＰＵ４０２が読み出すことにより、音が再生される。この音源としては、たとえばＣＤやＤＶＤなどとすることができる。
【００２９】
図５は、定位制御装置により左方向に定位させる機能を説明するブロック図である。ここでは、図４で示される定位制御装置３０１のハードウェア構成の機能的構成を説明する。まず、定位制御装置３０１に、ＳＬで示される信号が入力される。このＳＬは、聴き手３０４の左側に位置するスピーカ３０２には、そのまま出力される。その一方で、減衰部５００にも同じ信号が入力される。
【００３０】
減衰部５００は、入力された信号に一定の係数ＡＴＴを掛け合わせて減衰させる。ここで掛け合わせる係数ＡＴＴは、０〜１の範囲であり、たとえばＡＴＴ＝０．５とすることができる。減衰部５００は、ＳＬで示される信号をＡＴＴで減衰させて、遅延部５１０に出力する。
【００３１】
遅延部５１０は、ディレイ５１１、バンドパスフィルタ５１２、加算部５１３によって構成される。ディレイ５１１は、減衰部５００から入力された信号を、その信号が属する帯域にしたがって遅延させる。遅延させた後、それぞれバンドパスフィルタ５１２に入力する。
【００３２】
バンドパスフィルタ５１２は、Ｎのバンドパスフィルタによって構成される。このＮのバンドパスフィルタは、ＳＬの信号が含む帯域をいくつに分けるかによって数が決まる。６つの帯域の場合Ｎ＝６であり、９つの帯域の場合Ｎ＝９となる。バンドパスフィルタ５１２も、ディレイ５１１と同様に帯域の数にしたがって分けられる。
【００３３】
バンドパスフィルタ５１２は、ディレイ５１１でフィルタリングされた信号を、各帯域についてそれぞれフィルタリングする。バンドパスフィルタ５１２は、Ｎに分けられたそれぞれの信号を、それぞれの帯域にあわせてフィルタリングする。フィルタリングした後、加算部５１３に出力する。ここでは、ディレイ５１１をかけた後にバンドパスフィルタ５１２を通すが、フィルタリングした後でディレイ処理することもできる。加算部５１３は、各帯域の遅延された信号を全て重ね合わせて、スピーカ３０３に出力する。
【００３４】
図６は、定位制御装置により２つの音像を定位させる機能を説明するブロック図である。ここでは、図４で示される定位制御装置のハードウェア構成の機能的構成を説明する。本実施例では、従来の頭部伝達関数から算出されるフィルタ係数を用いていない。一つのスピーカで無処理の信号、もう一つのスピーカで帯域ごとにディレイ（位相処理）がかけられた信号が鳴らされる。５．１ｃｈシステムの場合、仮想定位させたい後方成分は２ｃｈだが、７．１ｃｈシステムなどのような４ｃｈの後方成分を仮想定位させたいシステムの場合も、同様に拡張可能である。
【００３５】
まず、定位制御装置３０１に、ＳＬで示される信号とＳＲで示される信号が入力される。このＳＬは、加算部６０２に出力される。その一方で、減衰部６１０にも同じ信号が入力される。また、ＳＲは、加算部６１２に出力される。その一方で、減衰部６００にも同じ信号が入力される。
【００３６】
遅延部６０１および遅延部６１１は、図５に示した遅延部５１０と同様の構成であり、ディレイ５１１、バンドパスフィルタ５１２、加算部５１３によって構成される。遅延部６０１および遅延部６１１ともに、ディレイ５１１およびバンドパスフィルタ５１２により、分割する帯域数に応じてフィルタリングおよび遅延処理を実行してそれぞれ合成して出力する。遅延部６０１からは加算部６０２に信号が出力され、遅延部６１１からは加算部６１２に信号が出力される。
【００３７】
加算部６０２は、ＳＬと遅延部６０１からの信号を加算してスピーカ３０２に出力する。また、加算部６１２は、ＳＲと遅延部６１１からの信号を加算してスピーカ３０３に出力する。
【００３８】
図７は、左スピーカのみで制御を伴わずに再生したときの制御原理イメージを示す説明図である。このとき音像７００はスピーカ３０２の周辺に形成される。また、バー７０１およびバー７０２は、聴き手３０４の両耳での平均音圧レベルを示す。バー７０１は、聴き手３０４の左耳にかかる平均音圧レベルであり、バー７０２は、聴き手３０４の右耳にかかる平均音圧レベルである。
【００３９】
バー７０１で示される音圧に比べ、バー７０２で示される音圧は少し小さい。その結果、音像７００がスピーカ３０２の周辺に形成される。そして、聴き手３０４は、音像７００から音が発していると感じる。
【００４０】
図８は、後方定位のための制御原理イメージを示す説明図である。右前方に制御用のスピーカ３０３を置いて、両耳での音圧レベル差を拡大するようにスピーカ３０３を駆動することにより、音像８００は、図７に示した音像７００から左側方に定位していく。バー８０１は、聴き手３０４の左耳にかかる平均音圧レベルであり、バー８０２は、聴き手３０４の右耳にかかる平均音圧レベルである。
【００４１】
ここで、図７に示したようにスピーカ３０２のみから音を再生するのではなく、スピーカ３０３からも音を再生する。それにより、図７に示したバー７０１およびバー７０２で示される音圧は変化し、音圧は、バー８０１およびバー８０２で示したようになる。
【００４２】
その結果、バー８０１で示される音圧に比べ、バー８０２で示される音圧は十分小さくなる。その結果、音像８００が聴き手３０４の後方や側方に移動する。そして、聴き手３０４は、音像８００から音が発していると感じる。
【００４３】
図９は、逆相の音を説明する説明図である。図８に示したように右耳のレベルを下げるためには、スピーカ３０２から出す音と逆相の音をスピーカ３０３から出すことで、右耳でのレベルを下げることが通常行われている。すなわち、曲線９０１に示した信号の逆相をとって、曲線９０２に示した信号を生成し、この曲線９０２に示した信号を弱めて、曲線９０１に示した信号に重ね合わせることにより、バー８０２に示すように信号のレベルを下げる。
【００４４】
図１０は、ディレイを掛ける場合を説明する説明図である。図９では逆相の音を出すことでレベルを下げたが、図１０に示すこの実施例では、曲線１００１で示されるスピーカ３０２から出す音を、レベルを変えずそのまま時間をシフトさせて、曲線１００２で示される信号を生成する。そして、この曲線１００２で示される信号を弱めてから、スピーカ３０３から出力させる。
【００４５】
このように、ディレイをかけて波形をシフトさせることにより、逆相をかける場合とほぼ等価な効果を生む。すなわち、両耳間のレベル差を変化させ、それにより音像の位置を変えることができる。ここで、実際には帯域によって波長が異なるので、効果的なディレイ量は異なる。そのため、帯域ごとに独立にディレイをかけられるようにする。
【００４６】
図１１は、音声の定位制御処理を説明するフローチャートである。まず、サンプル入力を受け取る（ステップＳ１１０１）。すなわち、プロセッサはデジタルオーディオ信号を受け取り、ｉｎに記憶する。次に、デジタルオーディオ信号を減衰処理する（ステップＳ１１０２）。すなわち、ｉｎのデジタルオーディオ信号に固定の減衰信号であるＡＴＴ信号をかけ、ａ＿ｉｎに入れる。通常、ＡＴＴは０〜１の値を用いる。例えば、ＡＴＴ＝０．５とする。
【００４７】
次に、減衰処理した信号をバッファにストアする（ステップ１１０３）。すなわち、ａ＿ｉｎをディレイ用のバッファｃ＿ｂｕｆｆｅｒ（）にストアする。通常、バッファには固定長のサーキュラバッファが用いられる。次に、出力サンプルｏｕｔを初期化する（ステップＳ１１０４）。
【００４８】
次に、帯域カウンタｉを１に初期化する（ステップＳ１１０５）。ここで帯域分割は、中心周波数が［１２５，２５０，５００，１ｋ，２ｋ，４ｋ］（Ｈｚ）の計６分割とする。このとき、それぞれのバンドパスフィルタの帯域幅は１／１Ｏｃｔとなる。フィルタは直線位相ＦＩＲフィルタを使うことが望ましいが、演算量を減らしたいときにはＩＩＲ  フィルタでも代用できる。
【００４９】
次に、シフト位置にあるサンプルを呼び出す（ステップＳ１１０６）。具体的には、ｃ＿ｂｕｆｆｅｒ（）中で現在の時刻からｄ（ｉ）サンプル前のサンプルを呼び出し、ｂｐｆ＿ｉｎ（ｉ）に入れる。ここでは、図５に示したように、ディレイをかけた後にバンドパスフィルタを通す。それにより、ディレイを後にした場合に比べ、帯域ごとにバッファを用意する必要がなくなる。また、バンドパスフィルタを通した後にディレイをかけてもよい。
【００５０】
次に、フィルタ係数ｃｏｅｆ（ｉ）（フィルタ係数はベクトル値）により、ｂｐｆ＿ｉｎ（ｉ）をフィルタリングする（ステップＳ１１０７）。次に、カウンタをインクリメントする（ステップＳ１１０８）。具体的には、ｉの値を１増やす。
【００５１】
次に、ｉがｎ（ここでは６）より大きくなったか否かを判定する（ステップＳ１１０９）。大きくない場合は（ステップＳ１１０９：Ｎｏ）、ステップＳ１１０６に戻る。大きくなった場合は（ステップＳ１１０９：Ｙｅｓ）、サンプル出力する（ステップＳ１１１０）。このとき、右スピーカ（ＳＲ入力ならその逆の左スピーカ）に対応するチャンネルへ送る。そして一連の処理を終了する。その後、次のサンプル時刻がきたら再び最初から処理を繰り返す。
【００５２】
図１２は、中高域を別のスピーカで再生する場合の定位制御装置の構成を説明するブロック図である。まず、定位制御装置３０１に、ＳＬで示される信号が入力される。このＳＬは、聴き手３０４の左側に位置するスピーカ３０２には、そのまま出力される。その一方で、中央減衰部１２００および右側減衰部１２１０にも同じ信号が入力される。
【００５３】
中央減衰部１２００および右側減衰部１２１０は、入力された信号に一定の係数ＡＴＴを掛け合わせて減衰させる。ここで掛け合わせる係数ＡＴＴは、０〜１の範囲であり、たとえばＡＴＴ＝０．５とすることができる。中央減衰部１２００は、ＳＬで示される信号をＡＴＴで減衰させて、右側遅延部１２０１に出力する。また、右側減衰部１２１０は、ＳＬで示される信号をＡＴＴで減衰させて、右側遅延部１２１１に出力する。
【００５４】
中央遅延部１２０１および右側遅延部１２１１は、図５に示した遅延部５１０と同様の構成であり、ディレイ５１１とバンドパスフィルタ５１２によって構成される。中央遅延部１２０１および右側遅延部１２１１ともに、ディレイ５１１およびバンドパスフィルタ５１２により、分割する帯域数に応じてフィルタリングおよび遅延処理を実行してそれぞれ合成して出力する。中央遅延部１２０１からは図示しない中央のスピーカに出力され、右側遅延部１２１１からはスピーカ３０３に出力される。
【００５５】
以上の実施例によれば、定位制御装置を１つの帯域に１つのパラメータというごくシンプルな構成にしているので、各人の環境に応じた係数のチューニング、カスタマイズが容易である。したがって、リスナーは聞く環境の違いや、頭の形が異なるなど、伝達特性に応じたフィルタ係数を容易に作成することができるようになる。なお、一つのスピーカで、位相差を変化させた音を鳴らしても、変化させていない音との音質の違いはほとんど分からない。したがって、原音の質をほとんど変えずに定位制御が可能になる。
【００５６】
また、フロントサラウンドシステムに特化したときに、理論的最適解が必ずしもない場合であっても、理論的な最適解ではなく主観的な最適解を見つけることができる。そして、この最適解にしたがって、音像を定位させることができる。
【００５７】
また、ユーザーによってまちまちな頭の形や再生環境に対し、帯域ごとに一つのパラメータのみなので、聴感でのセットも容易なためパーソナライズしやすい。また、周波数特性を持たないので、原音を損なわない再生が可能になる。
【００５８】
また、逆相を使わないので、（−１）を掛けるという余計な掛け算をする必要がなくなる。また一般に、逆相感は仮想音像再生技術で最も嫌われる項目の一つになっているのに対し、ディレイだけの手法を用いることで、より自然で音源の性質を必要以上に加工しない再生が可能になる。
【００５９】
なお、スピーカをリスナーに対して左右対称に配置しても、仮想音像が左右に最も拡がる係数は対称にはならないことの方が多い。部屋の環境や、聴覚の非対称性などがその要因と考えられる。しかし、各帯域に入るディレイ量は左右で対称である必要はない。そのため、左右独立のディレイ量を設定できるようにしている。
【００６０】
なお、帯域ごとに２つのスピーカのペアを変えてもよい。特に、中高域でディレイをかけるスピーカとしてセンタースピーカ（中央のスピーカ）を使用してもよい。また、ディレイ＋バンドパスフィルタは一つのフィルタにまとめてしまってもよい。位相だけを変化させるオールパスフィルタ（ＩＩＲ）でも、ＦＩＲフィルタでも可能である。
【００６１】
なお、波長が頭のサイズより短くなる帯域（１．５〜２ｋＨｚ以上の中高域）では、波の合成によりエネルギーを減らせるエリアが狭い。したがって、ある点では減っていても、数ｃｍ隣では逆に増えている場合がある。左に定位させようとしたものが、少し頭を動かすだけで右スピーカに定位してしまうこともある。
【００６２】
そこで、ディレイをかけるスピーカとしてセンタースピーカを使うことにより、左に定位させたいものが右に定位という逆方向定位の現象は起こらなくなる。ＨＲＴＦに基づく従来の定位制御が頭部の移動によって、定位感が不安定になってしまうという弱点を克服することができる。また、演算量、係数のメモリ使用量を減らすことができる。また、この定位制御装置は、ホームシアターシステム、ＰＤＰ等の薄型ＴＶ、ＰＣ、ポータブルＤＶＤ等のパーソナルサラウンドシステムに適用することができる。
【００６３】
なお、本実施の形態で説明した定位制御方法は、予め用意されたプログラムをパーソナルコンピュータやワークステーションなどのコンピュータで実行することにより実現することができる。このプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤなどのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。またこのプログラムは、インターネットなどのネットワークを介して配布することが可能な伝送媒体であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】この発明の実施の形態にかかる定位制御装置の機能的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にかかる定位制御方法の処理を示すフローチャートである。
【図３】定位制御装置とスピーカの配置を説明するブロック図である。
【図４】定位制御装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図５】定位制御装置により左方向に定位させる機能を説明するブロック図である。
【図６】定位制御装置により２つの音像を定位させる機能を説明するブロック図である。
【図７】左スピーカのみで制御を伴わずに再生したときの制御原理イメージを示す説明図である。
【図８】後方定位のための制御原理イメージを示す説明図である。
【図９】逆相の音を説明する説明図である。
【図１０】ディレイを掛ける場合を説明する説明図である。
【図１１】音声の定位制御処理を説明するフローチャートである。
【図１２】中高域を別のスピーカで再生する場合の定位制御装置の構成を説明するブロック図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０１  減衰部
１０２  遅延部
１０３  生成部
１０４  出力部
３０１  定位制御装置
３０２  スピーカ
３０３  スピーカ
４０１  ステレオ端子
４０６  音源記録部
５００  減衰部
５１０  遅延部
５１１  ディレイ
５１２  バンドパスフィルタ
５１３  加算部
６００  減衰部
６０１  遅延部
６０２  加算部
６１０  減衰部
６１１  遅延部
６１２  加算部
１２００  中央減衰部
１２０１  中央遅延部
１２１０  右側減衰部
１２１１  右側遅延部
【国際調査報告】
2007046288.tif 000015
2007046288.tif 000016
2007046288.tif 000017
2007046288.tif 000018