(57)【要約】  【課題】  ダウンミックス前チャンネル数の音響信号から３次元的な定位を正確に再現できるダウンミックス後チャンネル数の音響信号を生成することのできるダウンミックス装置を提供する。  【解決手段】  音響信号が再生される再生音場Ｖでダウンミックス前チャンネル数Ｎの音源のそれぞれからダウンミックス前音響信号ｓnを放射したときの再生音場Ｖ内の少なくとも１つの受音点ｋにおけるダウンミックス前音響物理量ベクトルbＰkを決定するダウンミックス前音響物理量ベクトル決定手段３１と、再生音場で少ないチャンネル数であるダウンミックス後チャンネル数Ｍの音源からダウンミックス後音響信号ｕmを放射したときの受音点ｋにおけるダウンミックス後音響物理量ベクトルaＰkがダウンミックス前音響物理量ベクトルbＰkと等しくなるダウンミックス後音響信号ｕmを生成するダウンミックス後音響信号生成手段３２とを含む。【選択図】  図３
2007053624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響信号が再生される再生音場で、予め定められたダウンミックス前チャンネル数の音源のそれぞれからダウンミックス前音響信号を放射したときの前記再生音場内の少なくとも１つの受音点におけるダウンミックス前音響物理量ベクトルを決定するダウンミックス前音響物理量ベクトル決定手段と、
前記再生音場でダウンミックス前チャンネル数より少ないチャンネル数であるダウンミックス後チャンネル数の音源からダウンミックス後音響信号を放射したときの前記受音点におけるダウンミックス後音響物理量ベクトルが前記ダウンミックス前音響物理量ベクトルと等しくなる前記ダウンミックス後音響信号を生成するダウンミックス後音響信号生成手段とを含むダウンミックス装置。
【請求項２】
前記ダウンミックス前音響物理量ベクトル決定手段が、
前記ダウンミックス前音源の位置情報と前記受音点の位置情報とに基づいてダウンミックス前伝達関数を決定するダウンミックス前伝達関数決定部と、
前記ダウンミックス前伝達関数と前記ダウンミックス前音響信号との積として前記ダウンミックス前音響物理量ベクトルを算出するダウンミックス前音響物理量ベクトル算出部とを含む請求項１に記載のダウンミックス装置。
【請求項３】
前記ダウンミックス後音響信号生成手段が、
前記ダウンミックス後音源の位置情報と前記受音点の位置情報とに基づいてダウンミックス後伝達関数の逆関数である逆ダウンミックス後伝達関数を決定する逆ダウンミックス後伝達関数決定部と、
前記逆ダウンミックス後伝達関数と前記ダウンミックス前音響物理量ベクトルとの積として前記ダウンミックス後音響信号を算出するダウンミックス後音響信号算出部とを含む請求項２に記載のダウンミックス装置。
【請求項４】
音響信号が再生される再生音場で、予め定められたダウンミックス前チャンネル数の音源のそれぞれからダウンミックス前音響信号を放射したときの前記再生音場内の少なくとも１つの受音点におけるダウンミックス前音響物理量ベクトルを決定するダウンミックス前音響物理量ベクトル決定手段と、
前記ダウンミックス前音響物理量ベクトルと、前記再生音場でダウンミックス前チャンネル数より少ないチャンネル数であるダウンミックス後チャンネル数の音源からダウンミックス後音響信号を放射したときの前記受音点におけるダウンミックス後音響物理量ベクトルとの関数である誤差関数を最小とする前記ダウンミックス後音響信号を生成するダウンミックス後音響信号生成手段とを含むダウンミックス装置。
【請求項５】
前記ダウンミックス前音響物理量ベクトル決定手段が、
前記ダウンミックス前音源の位置情報と前記受音点の位置情報とに基づいてダウンミックス前伝達関数を決定するダウンミックス前伝達関数決定部と、
前記ダウンミックス前伝達関数と前記ダウンミックス前音響信号との積として前記ダウンミックス前音響物理量ベクトルを算出するダウンミックス前音響物理量ベクトル算出部とを含む請求項４に記載のダウンミックス装置。
【請求項６】
前記ダウンミックス後音響信号生成手段が、
前記ダウンミックス後音源の位置情報と前記受音点の位置情報とに基づいてダウンミックス後伝達関数を決定するダウンミックス後伝達関数決定部と、
前記ダウンミックス後伝達関数との積であるダウンミックス後音響物理量ベクトルと前記ダウンミックス前音響物理量ベクトルとの関数である誤差関数の値を最小とする前記ダウンミックス後音響信号を算出するダウンミックス後音響信号算出部とを含む請求項５に記載のダウンミックス装置。
【請求項７】
前記ダウンミックス前音響物理量および前記ダウンミックス後音響物理量ベクトルが、それぞれ、
スカラ量である前記受音点における音圧、および、ベクトル量である前記受音点の粒子速度を成分とするベクトルである請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のダウンミックス装置。
【請求項８】
前記ダウンミックス前音響物理量および前記ダウンミックス後音響物理量ベクトルが、それぞれ、
ベクトル量である前記受音点の粒子速度を成分とするベクトルである請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のダウンミックス装置。
【請求項９】
前記ダウンミックス前音響物理量および前記ダウンミックス後音響物理量ベクトルが、それぞれ、
スカラ量である前記受音点における音圧を成分とするベクトルである請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のダウンミックス装置。
【請求項１０】
前記ダウンミックス前音響物理量および前記ダウンミックス後音響物理量ベクトルが、それぞれ、
スカラ量である前記受音点における音圧とベクトル量である前記受音点の粒子速度の積のである瞬時音響インテンシティを成分とするベクトルである請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のダウンミックス装置。
【請求項１１】
前記ダウンミックス前音響物理量および前記ダウンミックス後音響物理量ベクトルが、それぞれ、
スカラ量である前記受音点における音圧とベクトル量である前記受音点の粒子速度の積の時間積分である音響インテンシティを成分とするベクトルである請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のダウンミックス装置。
【請求項１２】
コンピュータに、
音響信号が再生される再生音場で、予め定められたダウンミックス前チャンネル数の音源のそれぞれからダウンミックス前音響信号を放射したときの前記再生音場内の少なくとも１つの受音点におけるダウンミックス前音響物理量ベクトルを決定するダウンミックス前音響物理量ベクトル決定処理と、
前記再生音場でダウンミックス前チャンネル数より少ないチャンネル数であるダウンミックス後チャンネル数の音源からダウンミックス後音響信号を放射したときの前記受音点におけるダウンミックス後音響物理量ベクトルが前記ダウンミックス前音響物理量ベクトルと等しくなる前記ダウンミックス後音響信号を生成するダウンミックス後音響信号生成処理とを実行させるダウンミックスプログラム。
【請求項１３】
コンピュータに、
音響信号が再生される再生音場で、予め定められたダウンミックス前チャンネル数の音源のそれぞれからダウンミックス前音響信号を放射したときの前記再生音場内の少なくとも１つの受音点におけるダウンミックス前音響物理量ベクトルを決定するダウンミックス前音響物理量ベクトル決定処理と、
前記ダウンミックス前音響物理量ベクトルと、前記再生音場でダウンミックス前チャンネル数より少ないチャンネル数であるダウンミックス後チャンネル数の音源からダウンミックス後音響信号を放射したときの前記受音点におけるダウンミックス後音音響物理量ベクトルとの関数である誤差関数を最小とする前記ダウンミックス後音響信号を生成するダウンミックス後音響信号生成処理とを実行させるダウンミックスプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダウンミックス装置およびダウンミックスプログラムに係り、特に、第１のチャンネル数（Ｍ）の音響信号から３次元的な定位を正確に再現できる第１のチャンネル数より少ない第２のチャンネル数（Ｎ）の音響信号を生成することのできるダウンミックス装置およびダウンミックスプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の２チャンネル用のステレオ再生装置に代えて、よりリアルな再生を可能とする５．１チャンネルのステレオ再生装置も実用化されている。
【０００３】
さらに、スーパーハイビジョンでは音響は２２．２チャンネルで録音されることが想定されている。
【０００４】
しかし、５．１チャンネルの音響信号を従来の２チャンネルステレオ再生装置で再生すること、スーパーハイビジョンの２２．２チャンネルの音響信号を５．１チャンネルあるいは２チャンネルの再生装置で再生することも想定される。
【０００５】
このような要求に対応するためには、第１のチャンネル数（Ｍ）の音響信号を第２のチャンネル数（Ｎ）に変換するダウンミックス装置が必要となるが、従来から種々のダウンミックス装置が既に提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
図８は、従来のダウンミックス回路のブロック図であって、８チャンネルの入力音響信号を４チャンネルの出力音響信号にダウンミックスする場合の回路を示している。
【０００７】
従来のダウンミックス回路にあっては、８チャンネルの入力音響信号に基づいてチャンネル０の出力音響信号ＳＰgflを生成するためには、可変ゲインアンプ１２０ａを使用し、８チャンネルの入力音響信号のそれぞれにゲインＣｎ（ｎ：０〜７の整数）を乗算した後すべての入力音響信号を加算してチャンネル０の出力音響信号ＳＰgflとしている。
【特許文献１】特開２００３−３３１５３２号公報（［０１３３］、図１７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来のダウンミックス回路は、音響信号の音圧だけを使用してダウンミックス後の音響信号を生成しており、元の音響信号間の位相差を無視しているので、横方向の定位は定まるものの、縦方向および奥行方向の定位を正確に再現できないという課題があった。
【０００９】
本発明は、従来の課題を解決するためになされたものであって、ダウンミックス前チャンネル数の音響信号から３次元的な定位を正確に再現できるダウンミックス前チャンネル数より少ないダウンミックス後チャンネル数の音響信号を生成することのできるダウンミックス装置およびダウンミックスプログラム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】
【００１０】
本発明のダウンミックス装置は、音響信号が再生される再生音場で予め定められたダウンミックス前チャンネル数の音源のそれぞれからダウンミックス前音響信号を放射したときの前記再生音場内の少なくとも１つの受音点におけるダウンミックス前音響物理量ベクトルを決定するダウンミックス前音響物理量ベクトル決定手段と、前記再生音場でダウンミックス前チャンネル数より少ないチャンネル数であるダウンミックス後チャンネル数の音源からダウンミックス後音響信号を放射したときの前記受音点におけるダウンミックス後音響物理量ベクトルが前記ダウンミックス前音響物理量ベクトルと等しくなる前記ダウンミックス後音響信号を生成するダウンミックス後音響信号生成手段とを含む構成を有している。
【００１１】
この構成により、ダウンミックス前後の受音点における音響物理量ベクトルが一致するようにダウンミックス後音響信号を生成できることとなる。
【００１２】
本発明のダウンミックス装置は、前記ダウンミックス前音響物理量ベクトル決定手段が、前記ダウンミックス前音源の位置情報と前記受音点の位置情報とに基づいてダウンミックス前伝達関数を決定するダウンミックス前伝達関数決定部と、前記ダウンミックス前伝達関数と前記ダウンミックス前音響信号との積として前記ダウンミックス前音響物理量ベクトルを算出するダウンミックス前音響物理量ベクトル算出部とを含む構成を有している。
【００１３】
この構成により、ダウンミックス前音源位置情報と受音点位置情報とによりダウンミックス前伝達関数を決定できることとなる。
【００１４】
本発明のダウンミックス装置は、前記ダウンミックス後音響信号生成手段が、前記ダウンミックス後音源の位置情報と前記受音点の位置情報とに基づいてダウンミックス後伝達関数の逆関数である逆ダウンミックス後伝達関数を決定する逆ダウンミックス後伝達関数決定部と、前記逆ダウンミックス後伝達関数と前記ダウンミックス前音響物理量ベクトルとの積として前記ダウンミックス後音響信号を算出するダウンミックス後音響信号算出部とを含む構成を有している。
【００１５】
この構成により、ダウンミックス後音源位置情報と受音点位置情報とによりダウンミックス後伝達関数を決定できることとなる。
【００１６】
本発明のダウンミックス装置は、音響信号が再生される再生音場で、予め定められたダウンミックス前チャンネル数の音源のそれぞれからダウンミックス前音響信号を放射したときの前記再生音場内の少なくとも１つの受音点におけるダウンミックス前音響物理量ベクトルを決定するダウンミックス前音響物理量ベクトル決定手段と、前記ダウンミックス前音響物理量ベクトルと、前記再生音場でダウンミックス前チャンネル数より少ないチャンネル数であるダウンミックス後チャンネル数の音源からダウンミックス後音響信号を放射したときの前記受音点におけるダウンミックス後音響物理量ベクトルとの関数である誤差関数を最小とする前記ダウンミックス後音響信号を生成するダウンミックス後音響信号生成手段とを含む構成を有している。
【００１７】
この構成により、受音点におけるダウンミックス前音響物理量ベクトルと受音点におけるダウンミックス後音響物理量ベクトルとの関数である誤差関数が最小値となるようにダウンミックス後音響信号を生成できることとなる。
【００１８】
本発明のダウンミックス装置は、前記ダウンミックス前音響物理量および前記ダウンミックス後音響物理量ベクトルが、それぞれ、スカラ量である前記受音点における音圧、および、ベクトル量である前記受音点の粒子速度を成分とするベクトルであってもよい。
【００１９】
本発明のダウンミックス装置は、前記ダウンミックス前音響物理量および前記ダウンミックス後音響物理量ベクトルが、それぞれ、ベクトル量である前記受音点の粒子速度を成分とするベクトルであってもよい。
【００２０】
本発明のダウンミックス装置は、前記ダウンミックス前音響物理量および前記ダウンミックス後音響物理量ベクトルが、それぞれ、スカラ量である前記受音点における音圧を成分とするベクトルであってもよい。
【００２１】
本発明のダウンミックス装置は、前記ダウンミックス前音響物理量および前記ダウンミックス後音響物理量ベクトルが、それぞれ、スカラ量である前記受音点における音圧とベクトル量である前記受音点の粒子速度の積である瞬時音響インテンシティを成分とするベクトルであってもよい。
【００２２】
本発明のダウンミックス装置は、前記ダウンミックス前音響物理量および前記ダウンミックス後音響物理量ベクトルが、それぞれ、スカラ量である前記受音点における音圧とベクトル量である前記受音点の粒子速度の積の時間積分である音響インテンシティを成分とするベクトルであってもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、ダウンミックス前音響物理量ベクトル決定手段とダウンミックス後音響信号生成手段を設けることにより、ダウンミックス前チャンネル数の音響信号から３次元的な定位を正確に再現できるダウンミックス前チャンネル数より少ないダウンミックス後チャンネル数の音響信号を生成することのできるという効果を有するダウンミックス装置を提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明のダウンミックス装置の実施形態について、図面を用いて説明する。
【００２５】
なお、本明細書において、音響物理量ベクトルとは、受音点における音響に関する物理量、即ち、音圧および粒子速度の少なくとも一方を成分とするベクトル、あるいは、粒子速度ベクトルにスカラ量である音圧を乗じてある時間区間で積分した音響インテンシティベクトルを意味するものとする。
【００２６】
図１は、本発明に係るダウンミックス装置１のハードウエア構成を示すブロック図であって、ダウンミックス前音響信号を読み込むアナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１１と、ダウンミックス後音響信号を出力するデジタル・アナログ（Ｄ／Ａ）変換器１２と、ダウンミックス処理を実行するＣＰＵ１３と、ダウンミックスプログラムを記憶するメモリ１４と、ダウンミックス装置を操作するための周辺機器が接続されるインターフェイス（Ｉ／Ｆ）１５とがバス１０に接続された構成を有する。
【００２７】
Ｉ／Ｆ１５には、表示パネル１６と、キーボード１７と、マウス１８とが接続される。なお、表示パネル１６、キーボード１７、およびマウス１８に代えて、操作パネルを適用することも可能である。
【００２８】
即ち、本発明のダウンミックス装置は、コンピュータにダウンミックスプログラムをインストールすることにより構成される。
【００２９】
次に、本発明のダウンミックス装置の動作を説明する。
【００３０】
図２は、メモリ１４にインストールされるダウンミックスプログラムのフローチャートであって、ＣＰＵ１３は、まずＡ／Ｄ変換器１１を介して、ダウンミックス前音響信号ｓ1（ｔ）、ｓ2（ｔ）・・・ｓN（ｔ）（ベクトル表示ｓ（ｔ））を読み込む（ステップＳ２１）。
【００３１】
ＣＰＵ１３は、ダウンミックス前音響信号ｓ1（ｔ）、ｓ2（ｔ）・・・ｓN（ｔ）をフーリエ変換して周波数領域ダウンミックス前音響信号Ｓ1（ω）、Ｓ2（ω）・・・ＳN（ω）を算出する（ステップＳ２２）。
【００３２】
次に、ＣＰＵ１３は、ダウンミックスルーチンを実行して（ステップＳ２３）、周波数領域ダウンミックス後音響信号Ｕ1（ω）、Ｕ2（ω）・・・ＵM（ω）を算出するが、詳細は第１の実施形態から第３の実施形態で説明する。
【００３３】
さらに、ＣＰＵ１３は、周波数領域ダウンミックス後音響信号Ｕ1（ω）、Ｕ2（ω）・・・ＵM（ω）を逆フーリエ変換してダウンミックス後音響信号ｕ1（ｔ）、ｕ2（ｔ）・・・ｕM（ｔ）を算出し（ステップＳ２４）、Ｄ／Ａ変換器１２を介してダウンミックス後音響信号ｕ1（ｔ）、ｕ2（ｔ）・・・ｕM（ｔ）（ベクトル表示ｕ（ｔ））を出力する（ステップＳ２５）。
【００３４】
以下の説明において、英太字はベクトルあるいは行列を示し、英細字はスカラ量を示す。
（第１の実施形態）
本発明に係る第１の実施形態のダウンミックス装置３は、図３のブロック図に示すように、音響信号が再生される再生音場Ｖで予め定められたダウンミックス前チャンネル数Ｎの音源のそれぞれからダウンミックス前音響信号ｓn（１≦ｎ≦Ｎ）を放射したときの再生音場Ｖ内の少なくとも１つの受音点ｋ（１≦ｋ≦Ｋ）におけるダウンミックス前音響物理量ベクトルbＰkを決定するダウンミックス前音響物理量ベクトル決定手段３１と、再生音場でダウンミックス前チャンネル数より少ないチャンネル数であるダウンミックス後チャンネル数Ｍの音源からダウンミックス後音響信号ｕm（１≦ｍ≦Ｍ）を放射したときの受音点ｋにおけるダウンミックス後音響物理量ベクトルaＰkがダウンミックス前音響物理量ベクトルbＰkと等しくなるダウンミックス後音響信号ｕmを生成するダウンミックス後音響信号生成手段３２とを含む。
【００３５】
まず、音源が１つ、受音点が１つの場合における受音点の音圧の算出方法について説明する。
【００３６】
３次元空間の原点に配置された点音源から放射された音響の原点から半径ｒの球面上の音圧ｐ（ｔ，ｒ）は［数１］の波動方程式により決定される。
【００３７】
【数１】
2007053624.tif 000003
【００３８】
よって、点音源に印加される音響信号をｓ（ｔ）とすれば、原点から半径ｒの球面上の音圧ｐ（ｔ，ｒ）は［数２］によって表される。
【００３９】
【数２】
2007053624.tif 000004
【００４０】
［数２］の周波数領域表現は、［数３］となる。
【００４１】
【数３】
2007053624.tif 000005
【００４２】
上式は、１つの音源から放射された音響信号Ｓ（ω）の１つの受音点における音圧は、音源から受音点までの距離に反比例し、音源から受音点までの音響信号の伝播時間遅延することを示しており、１つの受音点における音圧は音源から受音点までの距離の関数である伝達関数Ｇと音響信号Ｓ（ω）との積で定まる。
【００４３】
そして、音源から受音点までの距離および音響信号の伝播時間は、任意の座標系における音源座標および受音点座標を定めれば一義的に定まるので、伝達関数も任意の座標系における音源座標および受音点座標を定めれば一義的に定まることとなる。
【００４４】
３次元空間の原点に配置された点音源から放射された音響の原点から半径ｒの球面上の粒子速度ｖ（ｒ，ｔ）とすれば、半径ｒの球面上の運動方程式は［数４］で表される。
【００４５】
【数４】
2007053624.tif 000006
【００４６】
［数４］を解いて、粒子速度ｖ（ｒ）は［数５］により表すことができる。
【００４７】
【数５】
2007053624.tif 000007
【００４８】
［数５］の周波数領域表現は［数６］となる。
【００４９】
【数６】
2007053624.tif 000008
【００５０】
従って、受音点ｋにおける物理量ベクトルＰkは［数７］によって定義することができる。
【００５１】
【数７】
2007053624.tif 000009
【００５２】
そして、本発明に係るダウンミックス装置は、ダウンミックス後チャンネル数Ｍの音源からダウンミックス後音響信号ｕmを放射したときの受音点ｋにおけるダウンミックス後音響物理量ベクトルaＰkが、ダウンミックス前チャンネル数Ｎの音源のそれぞれからダウンミックス前音響信号ｓnを放射したときの受音点ｋにおけるダウンミックス前音響物理量ベクトルbＰkと等しくなるようにダウンミックス後音響信号ｕmを生成する。
【００５３】
そして、上記では音響物理量ベクトルＰkは音圧ｐ（ｔ，ｒ）および粒子速度ｖ（ｔ，ｒ）の双方を成分とするものとしているが、音圧ｐ（ｔ，ｒ）または粒子速度ｖ（ｔ，ｒ）の一方を成分とする場合にも本発明を適用することができる。
【００５４】
また、音響物理量ベクトルＰkは音圧ｐ（ｔ，ｒ）と粒子速度ｖ（ｔ，ｒ）の積である瞬時音響インテンシティＩＩ（ｔ，ｒ）、あるいは、瞬時音響インテンシティのある時間区間の積分値である音響インテンシティＩ（ｔ，ｒ）を成分とするものであってもよい。
【００５５】
ここで、瞬時音響インテンシティＩＩ（ｔ，ｒ）は［数８］で、音響インテンシティＩ（ｔ，ｒ）は［数９］で定義される。
【００５６】
【数８】
2007053624.tif 000010
【００５７】
【数９】
2007053624.tif 000011
【００５８】
なお、以下の実施形態においては、音響物理量ベクトルＰkは音圧ｐ（ｔ，ｒ）だけを成分に有するものとする。
【００５９】
上記においては、再生音場Ｖを極座標で表しているが、以下では再生音場Ｖを相互に直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を有する直交座標で表す。
【００６０】
３次元再生音場Ｖ内のダウンミックス前音響信号の第ｎ番目の音源の位置をｑn＝［ｑnx、ｑny、ｑnz］T、第ｋ番目の受音点の位置をｒk＝［ｒkx、ｒky、ｒkz］Tとすれば、音源位置ｑnから放射された周波数領域ダウンミックス前音響信号Ｓn（ω）の受音点位置ｒkにおけるダウンミックス前音圧ベクトルbＰk＝［bＰkx、bＰky、bＰkz］Tは、［数１０］で表される。
【００６１】
【数１０】
2007053624.tif 000012
【００６２】
角度θkn、および角度ψknは、図４に示すように、音源位置ｑnから受音点位置ｒkに向かうベクトルの偏角である。
【００６３】
即ち、Ｂknは音源位置ｑnおよび受音点位置ｒkに基づいて決定されるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸成分を有する伝達関数と考えることができる。
【００６４】
よって、すべてのダウンミックス前音源ｑn（１≦ｎ≦Ｎ）から、それぞれ周波数領域ダウンミックス前音響信号Ｓn（ω）（１≦ｎ≦Ｎ）が放射されたときの第ｋ番目の受音点ｒkにおける音圧ベクトルは［数１１］で表される。
【００６５】
【数１１】
2007053624.tif 000013
【００６６】
ここで、ダウンミックス前受音点音圧ベクトルbＰを［数１２］で定義する。
【００６７】
【数１２】
2007053624.tif 000014
【００６８】
従って、ダウンミックス前受音点音圧ベクトルbＰは［数１３］に示すように、ダウンミックス前伝達関数Ｂと周波数領域ダウンミックス前音響信号Ｓ（ω）との積として決定される。
【００６９】
【数１３】
2007053624.tif 000015
【００７０】
なお、ダウンミックス前伝達関数Ｂは、記載を簡略化するために行列表示としている。
【００７１】
以上に説明したダウンミックス前受音点音圧ベクトルbＰを算出するまでの処理が、ダウンミックス前音圧ベクトル決定手段３１の処理に相当する。
【００７２】
同様に、ダウンミックス後音響信号の第ｍ番目の音源位置をｄm＝［ｄmx、ｄmy、ｄmz］T、第ｋ番目の受音点位置をｒk＝［ｒkx、ｒky、ｒkz］Tとすれば、音源位置ｄmから放射された周波数領域ダウンミックス後音響信号Ｕm（ω）の受音点位置ｒkにおけるダウンミックス後音圧ベクトルaＰk＝［bＰkx、bＰky、bＰkz］Tは、［数１４］で表される。
【００７３】
【数１４】
2007053624.tif 000016
【００７４】
よって、すべてのダウンミックス後音源ｄm（１≦ｍ≦Ｍ）から、それぞれ周波数領域ダウンミックス後音響信号Ｕm（ω）（１≦ｍ≦Ｍ）が放射されたときの受音点ｒkにおける音圧ベクトルは［数１５］で表される。
【００７５】
【数１５】
2007053624.tif 000017
【００７６】
そして、ダウンミックス後受音点音圧ベクトルaＰは［数１６］に示すように、ダウンミックス後伝達関数Ａと周波数領域ダウンミックス後音響信号Ｕ（ω）の積として決定される。
【００７７】
【数１６】
2007053624.tif 000018
【００７８】
なお、ダウンミックス後伝達関数Ａは、記載を簡略化するために行列表示としている。
【００７９】
本発明の第１の実施形態のダウンミックス装置にあっては、ダウンミックス後受音点音圧ベクトルaＰがダウンミックス前受音点音圧ベクトルbＰに等しくなるように、即ち、［数１７］が成立するように周波数領域ダウンミックス後音響信号Ｕ（ω）を定める。
【００８０】
【数１７】
2007053624.tif 000019
【００８１】
よって、周波数領域ダウンミックス後音響信号Ｕ（ω）は［数１８］により決定することができる。
【００８２】
【数１８】
2007053624.tif 000020
【００８３】
以下、Ａ-1・Ｂをダウンミックス伝達関数と称するが、ダウンミックス伝達関数はダウンミックス前後の音源位置情報と受音点位置情報だけから決定される。
【００８４】
なお、行列表示されたダウンミックス後伝達関数Ａの逆行列Ａ-1が存在するためには、［数１９］を満足しなければならない。
【００８５】
【数１９】
2007053624.tif 000021
【００８６】
ここで、３はＫ個の受音点における音圧ベクトルを３次元ベクトルとして取り扱っていることを示している。再生音場を２次元空間で扱う場合には、２Ｋ≧Ｍとなることは当業者にとって明らかである。
【００８７】
以上説明したように、ダウンミックス後伝達関数Ａを決定し、［数１８］に基づいて周波数領域ダウンミックス後音響信号Ｕ（ω）を決定するまでの処理が、ダウンミックス後音響信号生成手段３２の処理に相当する。
【００８８】
具体例として、図５を参照しつつ、再生音場が２次元空間、ダウンミックス前音響信号のチャンネル数が２、ダウンミックス後音響信号のチャンネル数が１の場合に適用例について説明する。
【００８９】
１つの受音点を原点にとり、Ｙ軸に対してθの角度を成して、ｒの距離にダウンミックス前音響信号の音源Ｓ1およびＳ2が配置されているとする。
【００９０】
この場合、｜ｒk−ｑn｜＝ｒとなるので、ダウンミックス前伝達関数Ｂは［数２０］で表される。
【００９１】
【数２０】
2007053624.tif 000022
【００９２】
一方、ダウンミックス後音響信号の音源Ｕは原点からｄの距離に配置されているとすると、｜ｒk−ｄn｜＝ｄとなるのでダウンミックス後伝達関数Ａは［数２１］で表される。
【００９３】
【数２１】
2007053624.tif 000023
【００９４】
よって、２次元再生音場で２チャンネルを１チャンネルにダウンミックスする場合のダウンミックス伝達関数は［数２２］によって表される。
【００９５】
【数２２】
2007053624.tif 000024
【００９６】
従って、ダウンミックス後音響信号は［数２３］のように表される。
【００９７】
【数２３】
2007053624.tif 000025
【００９８】
また、第２の具体例として、図６に示すように、ＩＴＵ勧告に従って配置された５チャンネルの音源を２チャンネルにダウンミックスする場合のダウンミックス伝達関数Ａ-1・Ｂは、［数２４］のように表される。なお、音源は受音点を中心とする半径ｒの円上に配置されているものとする。
【００９９】
【数２４】
2007053624.tif 000026
【０１００】
以上説明したように、第１の実施形態のダウンミックス装置によれば、受音点の音圧ベクトルがダウンミックス前後で一致するようにダウンミックス前音響信号に基づいてダウンミックス後音響信号を決定することが可能となる。
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態のダウンミックス装置７は、図７に示すように、音響信号が再生される再生音場で予め定められたダウンミックス前チャンネル数の音源のそれぞれからダウンミックス前音響信号を放射したときの再生音場内の少なくとも１つの受音点におけるダウンミックス前音圧ベクトルを決定するダウンミックス前音響物理量ベクトル決定手段７１と、ダウンミックス前音圧ベクトルと再生音場でダウンミックス前チャンネル数より少ないチャンネル数であるダウンミックス後チャンネル数の音源からダウンミックス後音響信号を放射したときの受音点におけるダウンミックス後音圧ベクトルとの関数である誤差関数を最小とするダウンミックス後音響信号を生成するダウンミックス後音響信号生成手段７２とを含む。
【０１０１】
ダウンミックス前音響物理量ベクトル決定手段７１の構成および動作は、第１の実施形態のダウンミックス前音響物理量ベクトル決定手段３１と同じであるので説明を省略する。
【０１０２】
以下、第２の実施形態のダウンミックス後音響信号生成手段７２について説明する。
【０１０３】
ダウンミックス後音響信号生成手段７２の中で、ダウンミックス後音源位置情報からダウンミックス後伝達関数を決定する手順は第１の実施形態と同じであるので説明を省略する。
【０１０４】
第２の実施形態においては、１つの受音点ｋに関する誤差関数Ｅk（ω）を［数２５］で定義する。
【０１０５】
【数２５】
2007053624.tif 000027
【０１０６】
［数１１］および［数１５］を代入すると、［数２５］は［数２６］となる。
【０１０７】
【数２６】
2007053624.tif 000028
【０１０８】
ここで、
【０１０９】
【数２７】
2007053624.tif 000029
【０１１０】
とおき、ωを省略すると、［数２６］は［数２８］となる。
【０１１１】
【数２８】
2007053624.tif 000030
【０１１２】
［数２８］で表される誤差関数値を最小とするダウンミックス後音響信号Ｕを決定するために、［数２８］を周波数領域ダウンミックス後音響信号Ｕで偏微分すると［数２９］となる。
【０１１３】
【数２９】
2007053624.tif 000031
【０１１４】
誤差関数Ｅkが最小値となるためには、［数２９］が零となることが必要となる。
【０１１５】
よって、誤差関数Ｅkを最小とする周波数領域ダウンミックス後音響信号Ｕは［数３０］によって決定することができる。
【０１１６】
【数３０】
2007053624.tif 000032
【０１１７】
なお、誤差関数の最小値は［数３１］によって表される。
【０１１８】
【数３１】
2007053624.tif 000033
【０１１９】
第２の実施形態の具体例として、第１の実施形態と同じく２チャンネルの音響信号を１チャンネルの音響信号にダウンミックスする場合（図５参照）を考える。
【０１２０】
この場合、Ｎ＝２、Ｍ＝１であるから、［数３２］が成立する。
【０１２１】
【数３２】
2007053624.tif 000034
【０１２２】
これらを［数２８］に代入して、［数３３］を得る。
【０１２３】
【数３３】
2007053624.tif 000035
【０１２４】
これを［数３０］に代入して、周波数領域ダウンミックス後音響信号Ｕを算出すると、［数３４］となる。
【０１２５】
【数３４】
2007053624.tif 000036
【０１２６】
この結果は［数２３］と一致する。
【０１２７】
このときの誤差の最小値は、［数３１］を使用して［数３５］のように算出される。
【０１２８】
【数３５】
2007053624.tif 000037
【０１２９】
即ち、誤差の最小値は、ダウンミックス前音圧ベクトルのＹ軸成分の二乗値となる。
【０１３０】
上記のように、第２の実施形態によれば、受音点が１つである場合に、ダウンミックス前後の音圧ベクトルの誤差が最小となるように、周波数領域ダウンミックス音響信号を決定することができる。
（第３の実施形態）
第２の実施形態では受音点が１つであるが、第３の実施形態では受音点が複数である場合について説明する。
【０１３１】
第３の実施形態においては、再生音場Ｖにおける誤差関数Ｅvは［数３６］で定義される。
【０１３２】
【数３６】
2007053624.tif 000038
【０１３３】
［数３０］および［数３１］と同様に、誤差関数Ｅvを最小とする周波数領域ダウンミックス後音響信号Ｕおよび誤差関数Ｅvminは［数３７］で与えられる。
【０１３４】
【数３７】
2007053624.tif 000039
【０１３５】
以上説明したように、第３の実施形態によれば、複数の受音点を想定する場合でも、誤差関数を最小とするようにダウンミックス後音響信号を定めることができる。
【０１３６】
上述した第１の実施形態から第３の実施形態においては、ダウンミックス前音響信号をフーリエ変換して周波数領域に変換した後に周波数領域でダウンミックス処理を実行し、算出された周波数領域ダウンミックス後音響信号を逆フーリエ変換して時間領域ダウンミックス後音響信号を算出することとしているが、フーリエ変換処理、ダウンミックス処理、および逆フーリエ変換処理を遅延素子とフィルタで構成し、時間領域でダウンミックスすることが可能であることは当業者にとって明らかである。
【産業上の利用可能性】
【０１３７】
以上のように、本発明に係るダウンミックス装置は、ダウンミックス前チャンネル数の音響信号から３次元的な定位を正確に再現できるダウンミックス前チャンネル数より少ないダウンミックス後チャンネル数の音響信号を生成することのできるという効果を有し、音響信号処理装置等として有効である。
【図面の簡単な説明】
【０１３８】
【図１】本発明に係るダウンミックス装置のハードウエア構成を示すブロック図
【図２】本発明に係るダウンミックス装置で実行されるダウンミックスプログラムのフローチャート
【図３】本発明に係るダウンミックス装置の第１の実施形態の構成を示すブロック図
【図４】再生音場における音圧ベクトルを示す斜視図
【図５】２チャンネル音源および１チャンネル音源の配置図
【図６】５チャンネル音源および２チャンネル音源の配置図
【図７】本発明に係るダウンミックス装置の第２の実施形態の構成を示すブロック図
【図８】従来のダウンミックス回路のブロック図
【符号の説明】
【０１３９】
３  ダウンミックス装置
３１  ダウンミックス前音響物理量ベクトル決定手段
３２  ダウンミックス後音響信号生成手段
【図１】
2007053624.tif 000040
【図２】
2007053624.tif 000041
【図３】
2007053624.tif 000042
【図４】
2007053624.tif 000043
【図５】
2007053624.tif 000044
【図６】
2007053624.tif 000045
【図７】
2007053624.tif 000046
【図８】
2007053624.tif 000047