(57)【要約】本発明は音響再生ユニットの環境内の基準点（Ｐ）に対する所定の方向での運動をシミュレートする方法およびこの方法を実行する音響再生装置に関する。本発明の方法では、ａ）少なくとも２つの仮想音源を形成する音響再生ユニットを設け、ｂ）音響再生ユニットを制御ユニットにより制御して、少なくとも２つの仮想音源（ＶＳＡ，ＶＳＢ，ＶＳＣ，ＶＳＤ）が順次に所定の始点（ＳＰ）から所定の終点（ＥＰ）へ至り、さらにそこからジャンプして始点（ＳＰ）へ戻るようにし、ここで少なくとも２つの仮想音源（ＶＳＡ，ＶＳＢ，ＶＳＣ，ＶＳＤ）の運動方向（Ｂ）はシミュレートされた運動方向と一致する。
2006503512.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）少なくとも２つの仮想音源を形成する音響再生ユニットを設け、
ｂ）音響再生ユニットを制御ユニットにより制御して、少なくとも２つの仮想音源（ＶＳＡ，ＶＳＢ，ＶＳＣ，ＶＳＤ）が順次に所定の始点（ＳＰ）から所定の終点（ＥＰ）へ至り、さらにそこからジャンプして始点（ＳＰ）へ戻るように反復運動させ、
ここで少なくとも２つの仮想音源（ＶＳＡ，ＶＳＢ，ＶＳＣ，ＶＳＤ）の運動方向（Ｂ）はシミュレートされた運動方向と一致する
ことを特徴とする音響再生ユニットの環境内の基準点（Ｐ）に対する所定の方向での運動をシミュレートする方法。
【請求項２】
ステップｂ）での制御を、少なくとも２つの仮想音源（ＶＳＡ，ＶＳＢ，ＶＳＣ，ＶＳＤ）の運動が基準点（Ｐ）と少なくとも２つの仮想音源の運動の始点（ＳＰ）および終点（ＥＰ）の中点（ＭＰ）とを結んだ線（Ｖ）に対してほぼ垂直となるように行う、請求項１記載の方法。
【請求項３】
ステップｂ）での制御を、各仮想音源（ＶＳＡ，ＶＳＢ，ＶＳＣ，ＶＳＤ）ごとに始点（ＳＰ）から前記中点（ＭＰ）まで音響強度が増大し、該中点（ＭＰ）から終点（ＥＰ）まで音響強度が低下するように行う、請求項２記載の方法。
【請求項４】
ステップｂ）では少なくとも２つの仮想音源（ＶＳＡ，ＶＳＢ，ＶＳＣ，ＶＳＤ）の運動速度は等しい、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
少なくとも４つの仮想音源（ＶＳＡ，ＶＳＢ，ＶＳＣ，ＶＳＤ）を用いる、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
環境内の基準点（Ｐ）に対する所定の方向での運動をシミュレートするために、
少なくとも２つの仮想音源（ＶＳＡ，ＶＳＢ，ＶＳＣ，ＶＳＤ）を形成する音響再生ユニットと、少なくとも２つの仮想音源（ＶＳＡ，ＶＳＢ，ＶＳＣ，ＶＳＤ）を順次に所定の始点（ＳＰ）から所定の終点（ＥＰ）へ移動させ、さらにそこからジャンプして始点（ＳＰ）へ戻るように反復運動させる制御ユニットとを有しており、
ここで少なくとも２つの仮想音源（ＶＳＡ，ＶＳＢ，ＶＳＣ，ＶＳＤ）の運動方向（Ｂ）はシミュレートされた運動方向と一致する
ことを特徴とする音響再生装置。
【請求項７】
制御ユニットは仮想音源（ＶＳＡ，ＶＳＢ，ＶＳＣ，ＶＳＤ）の位置を検出する位置検出装置を有しており、各仮想音源（ＶＳＡ，ＶＳＢ，ＶＳＣ，ＶＳＤ）の強度がそれぞれの始点（ＳＰ）および終点（ＥＰ）間の位置に依存して制御される、請求項６記載の装置。
【請求項８】
制御ユニットにより、少なくとも２つの仮想音源（ＶＳＡ，ＶＳＢ，ＶＳＣ，ＶＳＤ）の運動は、基準点（Ｐ）と少なくとも２つの仮想音源の運動の始点（ＳＰ）および終点（ＥＰ）の中点（ＭＰ）とを結んだ線（Ｖ）に対してほぼ垂直となるように制御される、請求項６または７記載の装置。
【請求項９】
制御ユニットにより、各仮想音源（ＶＳＡ，ＶＳＢ，ＶＳＣ，ＶＳＤ）ごとに始点（ＳＰ）から前記中点（ＭＰ）まで音響強度が増大し、該中点（ＭＰ）から終点（ＥＰ）まで音響強度が低下するように制御される、請求項８記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は音響再生ユニットの環境内の基準点に対する所定の方向での運動をシミュレートする方法およびこの方法を実行する音響再生装置に関する。
【０００２】
従来技術においても運動する音源の演奏は基本的に知られている。ここでは聴取者に対して音響再生装置の環境内で空間的な運動がシミュレートされる。すなわち音響再生装置によって形成された音源の聴取者に対する相対的な運動方向での運動がシミュレートされる。
【０００３】
その簡単な例は、音源が音響再生装置により第１のスピーカから離れたところに位置する第２のスピーカへ移動することである。
【０００４】
また従来技術では、関連する技術分野の技術者にとって、いわゆる“仮想音源”の実現も知られている。仮想音源は音響信号の適切な重畳によって実現され、この信号を知覚した聴取者にはあたかも音響信号がそのひとの周囲の所定の空間点から発生したかのような印象が生じる。これについてはJ.Blauert et al., "An Interactive Virtual-Environment Generator for Psychoacoustic Research I: Architecture and Implementation", in: 'ACUSTICA/ACTA Acustica', 86, 2000 p.94-102を参照されたい。この専門文献には仮想音源の実現について詳細な説明が記載されている。さらにP.Mackenson et al., "A New Tool for Acoustic and Psychoacoustic Research", DAGA1999（ドイツ音響学会の記念誌）にも仮想音源の運動について説明されていることを言及しておく。
【０００５】
ただし、仮想音源の運動をシミュレートする方法には、所定の方向への連続した運動を表現するために音源を例えば円軌道で運動させなければならないという欠点があった。なぜなら音源が直線運動してしまうとどんどん聴取者から離れていくので、ある時点を超えると聴取者には運動の表現を続けて提示することが不可能になるからである。
【０００６】
ここから出発して、本発明の基礎とする課題は、音響再生ユニットにより所定の方向の運動をシミュレートすることである。ここで形成された音源およびその運動はほぼ空間固定的にとどまっていなければならない。
【０００７】
この課題は、ａ）少なくとも２つの仮想音源を形成する音響再生ユニットを設け、ｂ）音響再生ユニットを制御ユニットにより制御して、少なくとも２つの仮想音源が順次に所定の始点から所定の終点へ至り、さらにそこからジャンプして始点へ戻るように反復運動させ、ここで少なくとも２つの仮想音源の運動方向はシミュレートされた運動方向と一致することを特徴とする音響再生ユニットの環境内の基準点に対する所定の方向での運動をシミュレートする方法により解決される。
【０００８】
本発明の方法は、基準点に位置する聴取者にとって少なくとも２つの仮想音源がほぼ定置の唯一の音源として知覚され、始点から終点へ向かう運動もシミュレートされるという作用を有している。
【０００９】
有利には、ステップｂ）での制御は、少なくとも２つの仮想音源の運動が基準点と少なくとも２つの仮想音源の運動の始点および終点の中点とを結んだ線に対してほぼ垂直となるように行われる。このようにすれば、聴取者に対して音響再生ユニットが所定の運動方向を表現する場合に、特にはっきりとした運動の知覚を保証することができる。
【００１０】
本発明の方法が聴取者の頭部に対して“左”または“右”という方向を表現するために用いられる場合、前述のように、少なくとも２つの仮想音源が右から左へ移動し、ジャンプして右へ戻るか、または左から右へ移動し、ジャンプして左へ戻るという制御が行われる。ここで少なくとも２つの仮想音源の運動の始点および終点の中点は聴取者の視野のほぼ中央に位置する。
【００１１】
これに代えて、本発明の方法により、基準点と始点および終点の中点とを結んだ線に対して斜めの運動をシミュレートすることもできる。これにより例えば本発明の方法を車両のナビゲーションシステムに組み合わせたとき、始点から終点までの経路をナビゲーションシステムによって設定された方向に相応させることができる。車両の現在位置に依存して、運動経路が少なくとも２つの仮想音源に対して適合化されるので、選択すべき走行方向をつねに車両に音響表示することができる。
【００１２】
方向の表示“右”“左”は、本発明の方法の利用される分野が位置関連サービス、例えばナビゲーションシステムなどに結びついていることを前提とする。
【００１３】
有利な別の実施形態では、ステップｂ）での制御は、各仮想音源ごとに始点から中点まで音響強度が増大し、この中点から終点まで音響強度が低下するように行われる。この手段は、音響再生ユニットを利用している聴取者に対して、ほぼ定置の唯一の音源しか存在していないような印象を与えるのに寄与する。特に音響強度は均等なレートで始点から中点まで増大し、均等なレートで中点から終点まで低下する。
【００１４】
等速運動のシミュレーションのために、有利には、ステップｂ）での少なくとも２つの仮想音源の運動速度を等しくする。
【００１５】
音響再生ユニットの知覚特性を改善するために、有利には、少なくとも４つの仮想音源が使用される。これは前述の少なくとも２つの仮想音源について説明したのと同様に制御される。
【００１６】
上述の課題は、環境内の基準点に対する所定の方向での運動をシミュレートするために、少なくとも２つの仮想音源を形成する音響再生ユニットと、少なくとも２つの仮想音源を順次に所定の始点から所定の終点へ移動させ、さらにそこからジャンプして始点へ戻るように反復運動させる制御ユニットとを有しており、ここで少なくとも２つの仮想音源の運動方向はシミュレートされた運動方向と一致することを特徴とする音響再生装置によっても解決される。
【００１７】
音響再生装置の機能は本発明の方法に則して上述した通りである。本発明の音響再生装置の有利な実施形態は請求項７〜９に記載されている。
【００１８】
本発明の実施例を唯一の図に則して以下に詳細に説明する。図１には環境内の聴取者に対する複数の仮想音源の時間的位置が示されている。これにより聴取者の運動をシミュレートする本発明の方法を説明する。
【００１９】
図に関連して、仮想音源ＶＳＡ，ＶＳＢ，ＶＳＣ，ＶＳＤ、すなわち４つの仮想音源と、頭部を上から見たところとして図中に楕円で示された聴取者Ｐとのあいだの距離は真の距離には相応していないことに注意されたい。所定の分野ではこの距離は図示のようにきわめて小さいが、この距離が格段に大きくなることもありうる。
【００２０】
図示の実施例では、時点Ｔ＝０ｓ，Ｔ＝２ｓ，Ｔ＝４ｓ，Ｔ＝６ｓでの４つの仮想音源ＶＳＡ，ＶＳＢ，ＶＳＣ，ＶＳＤが示されている。このように個々の仮想音源ＶＳＡ，ＶＳＢ，ＶＳＣ，ＶＳＤの聴取者に対する相対運動が時間の関数となっていることがわかる。
【００２１】
時点Ｔ＝０ｓで仮想音源ＶＳＡ，ＶＳＢ，ＶＳＣ，ＶＳＤは初期フォーメーションにあり、この実施例では一列の直線状に並んでいる。時点Ｔ＝２ｓでは全仮想音源が等速で１インターバルだけ左方へ運動し、この運動が時点Ｔ＝４ｓまで続く。
【００２２】
時点Ｔ＝６ｓで仮想音源ＶＳＡは仮想音源ＶＳＤの後方へジャンプしている。したがってこのときには仮想音源ＶＳＢが列の先頭、仮想音源ＶＳＡが列の最後方にある。
【００２３】
全体では仮想音源ＶＳＡ，ＶＳＢ，ＶＳＣ，ＶＳＤの全てに対して右から左への運動が示されている。最初に仮想音源ＶＳＡの後方に位置していた仮想音源ＶＳＢが時間の経過によって仮想音源ＶＳＡの元の位置ＣＴ＝０ｓに達したとき、仮想音源ＶＳＡが仮想音源ＶＳＢ，ＶＳＣ，ＶＳＤの列の最後方へジャンプする運動が行われる。
【００２４】
各仮想音源ＶＳＡ，ＶＳＢ，ＶＳＣ，ＶＳＤの経路は図では聴取者Ｐに対する矢印Ｂの方向の運動としてシミュレートされ、それぞれ同一である。この経路は始点および終点によって定義されている。始点とは、経路の終点に達したとき各仮想音源ＶＳＡ，ＶＳＢ，ＶＳＣ，ＶＳＤがジャンプして戻る空間内の点として定義される。仮想音源ＶＳＡ，ＶＳＢ，ＶＳＣ，ＶＳＤがジャンプして始点ＳＰへ戻るとき、音響強度は有利には０であり、このために仮想音源ＶＳＡ，ＶＳＢ，ＶＳＣ，ＶＳＤの戻り伝搬による聴取者Ｐの音響知覚への影響は生じない。ただし条件が劣化すると経路の始点ＳＰおよび終点ＥＰはともに変動することがある。
【００２５】
仮想音源ＶＳＡ，ＶＳＢ，ＶＳＣ，ＶＳＤの経路の中点ＭＰはほぼ聴取者Ｐの視野の水平の中心軸線の方向に位置している。当該の経路は経路の中点と基準点を定義する聴取者Ｐとを結ぶ線Ｖに対してほぼ垂直に延在している。
【００２６】
仮想音源ＶＳＡ，ＶＳＢ，ＶＳＣ，ＶＳＤの運動は図示しない制御ユニットによって制御される。制御ユニットは図示しない音響再生ユニット（この実施例では例えばヘッドフォンセットまたはスピーカ装置）に接続されている。
【００２７】
音響再生ユニットおよび制御ユニットは本発明の方法を実行するのに適した音響再生装置を形成している。制御ユニットでは各仮想音源ＶＳＡ，ＶＳＢ，ＶＳＣ，ＶＳＤが所定の時点で取る位置が追従される。そのつどの位置に依存して、制御ユニットは該当する仮想音源ＶＳＡ，ＶＳＢ，ＶＳＣ，ＶＳＤから送信される音響信号の強度を定める。図の右側の始点ＳＰから上述の中点ＭＰまで強度は増大し、その後終点ＥＰまで低下する。音響強度の増大および低下は一定のレートで行われる。この手段は、聴取者Ｐが４つの仮想音源ＶＳＡ，ＶＳＢ，ＶＳＣ，ＶＳＤから成る音源を定置された唯一の音源のように知覚できる点が有利である。ここで運動は右から左へシミュレートされる。特に左端に来た仮想音源のジャンプはその強度が最小値に達したときに行われる。
【００２８】
仮想音源ＶＳＡ，ＶＳＢ，ＶＳＣ，ＶＳＤから送信された音響信号として例えば白色雑音（ＭＬＳ信号）が使用される。基本的にここで送信される音響信号はローカリゼーションを行う帯域幅を有する。これに代えて仮想音源ＶＳＡ，ＶＳＢ，ＶＳＣ，ＶＳＤが音声信号またはいわゆるオーディオアイコンを再生できるようにしてもよい。これらは自然音であることもあるし、合成音であることもある。これらの音には関数が割り当てられ、聴取者Ｐができるかぎり直観的にこの関数を扱えるようになっている。重要なのは全仮想音源ＶＳＡ，ＶＳＢ，ＶＳＣ，ＶＳＤが同じ音響信号であり、場合により異なる強度で送信されるということである。
【００２９】
以下に上述の方法およびこれに対応する音響再生装置の実施例を説明する。
【００３０】
実施例１
聴取者は車両に組み込まれたナビゲーションシステムを使用している。ナビゲーションシステムが音声出力を介して聴取者に例えば５００ｍ先で左折せよとのガイドを行う場合、音声出力部は４個の仮想音源ＶＳＡ，ＶＳＢ，ＶＳＣ，ＶＳＤが所望の方向（この実施例では左方）へ運動するように再生を行う。
【００３１】
実施例２
聴取者は移動電話の位置関連サービスを利用しており、ステレオヘッドフォンセットを装着している。位置関連サービスは聴取者に対して、オフィス内部の所望のセクションを尋ねるには上階へ移動しなければならない旨を指示する。この場合、４個の仮想音源は制御ユニットにより運動され、上方への運動がシミュレートされる。このとき再生されるオーディオ信号、例えば“１つ上の階へ移動してください”という指示は、仮想音源ＶＳＡ，ＶＳＢ，ＶＳＣ，ＶＳＤの出力信号となる。
【００３２】
仮想音源ＶＳＡ，ＶＳＢ，ＶＳＣ，ＶＳＤの運動に基づいて、聴取者には例えばエスカレーターで１つ上の階へ行かなければならないことが直観的に理解される。
【００３３】
実施例３
移動電話にユーザメニューを仮想空間で表示する手段を設けることができる。当該の移動電話を利用している聴取者には、下位のメニューエントリが上位のメニューエントリよりも遠くにあるような視覚的印象が与えられる。したがって聴取者は、例えば最上位のレベルのメニューポイントの後ろに下位のものが隠れており、メニューの仮想空間を移動してゆく印象を直観的に得ることができる。
【００３４】
こうした３Ｄのユーザメニューでのナビゲーションを直観的に構成するために、いわゆる３Ｄオーディオアイコンを使用することができる。このアイコンを用いると、ユーザの運動が仮想音源ＶＳＡ，ＶＳＢ，ＶＳＣ，ＶＳＤの運動へ変換され、ユーザに聴取できるようにされる。このようにしてユーザは３Ｄ仮想空間においてユーザメニューの表現を良好に見出すことができる。
【００３５】
実施例４
移動電話に組み込まれているゲームにおいて、プレイヤーに仮想世界を移動しているような印象を与えることができる。このとき移動速度はプレイヤーが変更する。移動電話の限られたディスプレイフィールドでの視覚的印象のみによって移動速度の変更をはっきりと表現することはきわめて困難である。
【００３６】
前述の方法を並列に実行することにより運動の表現が支援される。これは一方で再生される背景音を空間内で定置にとどめ、他方で他の音を動かして、聴取者に見かけの運動を知覚させることにより行われる。このようにして聴取者に対して種々の運動速度の印象を“シミュレート”することができる。
【００３７】
この実施例では、始点ＳＰおよび終点ＥＰの空間的位置が固定ではなく、時間の経過につれて変化する。このことは仮想音源ＶＳＡ，ＶＳＢ，ＶＳＣ，ＶＳＤから聴取者までの距離の増大を意味する。
【００３８】
別の実施例では、仮想音源ＶＳＡ，ＶＳＢ，ＶＳＣ，ＶＳＤの経路を時間に依存して可変にすると有利である。ここで各仮想音源ＶＳＡ，ＶＳＢ，ＶＳＣ，ＶＳＤはつねに経路に沿って運動し、ジャンプによって戻る。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】環境内の聴取者に対する複数の仮想音源の時間的位置を示す図である。
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【国際調査報告】
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