(57)【要約】【課題】現実のスピーカシステムの配置と聴取位置に柔軟に対応でき、実際の使用環境において精度の高いクロストークキャンセルを行うことができる音響装置を提供する。【解決手段】  音楽再生前に、予め聴取位置に互いに水平方向に距離を隔てて設けた２本の音響マイクＬＭ、ＲＭを設置する。パルス発生器１２から発せられたディジタル信号のパルスを発生させ、これにより、スピーカシステムＬＭ、ＲＭそれぞれからパルス音を発生させる。この発せられたパルス音を収音して得られた収音データを用いることにより、その収音した音のディレイ差をディレイ差検出器１１により計算する。このディレイ差から、スピーカの存在する角度を計算する。そしてこの角度情報を、クロストークキャンセルで使用する頭部伝達関数に反映させる。【選択図】図１
2007028198.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２ｃｈのスピーカシステムが接続され、ディジタル音源を加工して出力する音声信号処理部を備えた音響装置であって、
前記音声信号処理部は、
聴取位置に互いに水平方向に距離を隔てて設けた２本の音響マイクで、前記スピーカシステムから発せられたインパルス応答を予め収音して得られた収音データを用いることにより、その収音した音のディレイ差を計算する水平方向ディレイ差検出機能と、
当該ディレイ差を基に聴取位置から見た前記スピーカシステムそれぞれの水平方向の角度を検知するスピーカ位置検出機能と、
前記角度に基づいて前記スピーカシステムそれぞれから前記聴取位置の聴取者の両耳までの頭部伝達関数モデルを算出する頭部伝達関数モデル算出機能と、
当該伝達関数モデルを用いてクロストークキャンセル補正を行うクロストークキャンセル補正機能と、を有する音響装置。
【請求項２】
前記音声信号処理部は、
前記２本のマイクを上下方向に設置して、前記スピーカシステムから発せられたインパルス応答を予め収音して得られた収音データを用いることにより、その収音した音の前記上下方向のディレイ差を計算する垂直方向ディレイ差検出機能を有し、
スピーカ位置検出機能は、さらに、頭部伝達関数モデル算出機能当該ディレイ差を基に聴取位置から見た前記スピーカシステムそれぞれの仰角を検知するものであって、
前記頭部伝達関数モデル算出機能は、前記仰角を前記頭部伝達関数モデルの算出に反映する請求項１記載の音響装置。
【請求項３】
前記音声信号処理部は、
さらに、前記スピーカシステムに面する聴取者から見て後ろにある予め定めた位置の仮想リアスピーカから前記聴取者の両耳までの頭部伝達関数モデルを前記ディジタル音源に畳み込んだ仮想リア定位を付加する仮想リア定位付加機能を有し、
前記クロストークキャンセル補正機能は、前記ディジタル音源に予め仮想リア定位を付加した上で、クロストークキャンセル補正を行う請求項１、２のいずれかに記載の音響装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
クロストークキャンセル補正機能を備え、これを基に音場形成を行う音響装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、クロストークキャンセル機能を備えた音響装置が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。このクロストークキャンセルは、左側の耳には左側のスピーカの音のみ、左側の耳には左側のスピーカの音のみ聞こえるようにして、スピーカそのものの定位を無くす技術である。この技術は、音源から視聴者の耳までの頭部伝達関数をモデル化して、一方の音源に対して前記伝達関数の逆フィルタの畳み込みを行ったものを、他方のスピーカのｃｈから減算等する演算を行うものである。そして、係るクロストークキャンセルは、（ヘッドフォンでなく）フロア型スピーカを使用する場合においては、前記頭部伝達関数を用いた自由自在な音場形成を正確に行うために必要となる。
【０００３】
特許文献１では、ダミーヘッドを用いて測定した頭部伝達関数を予め測定した結果を用いて、クロストークキャンセルや音場形成を行うステレオ音響装置等が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−０８６５９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、これら文献に開示される音響装置では、想定されるスピーカの位置は固定であって、設置した現場ごとに位置を測定して、クロストークキャンセルを行うものでなかった。一方、クロストークキャンセルが効果を発揮する場所は限られており、例えば、実際のスピーカの設置形態では、聴取位置に対してスピーカの位置が左右で角度が異なる場合があり、その設置場所に対応してクロストークキャンセルを行うものではない。また、聴取者が移動する場合には、効果を発揮しない問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、現実のスピーカシステムの配置および聴取位置について柔軟に対応でき、実質的に精度の高いクロストークキャンセルを行うことができる音響装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。
【０００７】
（１）本発明は、
２ｃｈのスピーカシステムが接続され、ディジタル音源を加工して出力する音声信号処理部を備えた音響装置であって、
前記音声信号処理部は、
聴取位置に互いに水平方向に距離を隔てて設けた２本の音響マイクで、前記スピーカシステムから発せられたインパルス応答を予め収音して得られた収音データを用いることにより、その収音した音のディレイ差を計算する水平方向ディレイ差検出機能と、
当該ディレイ差を基に聴取位置から見た前記スピーカシステムそれぞれの水平方向の角度を検知するスピーカ位置検出機能と、
前記角度に基づいて前記スピーカシステムそれぞれから前記聴取位置の聴取者の両耳までの頭部伝達関数モデルを算出する頭部伝達関数モデル算出機能と、
当該伝達関数モデルを用いてクロストークキャンセル補正を行うクロストークキャンセル補正機能と、を有することを特徴とする。
【０００８】
このように構成すれば、水平方向ディレイ差検出機能により、現場でスピーカの位置、即ち聴取者前方から見た角度、距離が把握できる。そして、前記頭部伝達関数モデル算出機能において、現実の聴取位置とスピーカとの相対関係を取り入れることができ、そのモデルを基にクロストークキャンセルを行うことができる。したがって、スピーカシステムの配置および聴取位置について柔軟に対応することができる。また、実際の使用環境において、設計通りの精度の高いクロストークキャンセルを行うことができる。
【０００９】
なお、本発明の「スピーカシステム」は請求項から明らかなように１ｃｈ分を単位としており、また、「スピーカシステム」には、単一のユニットからなるスピーカシステムのみならず、複数のユニット、即ち、高音、中音、低音を出力するユニット群からなるスピーカシステムであって、入力が共通した１ｃｈ分のソースを出力するものを含むものとする。以下、「スピーカシステム」を、単に「スピーカ」と略する。
【００１０】
（２）本発明は、
前記音声信号処理部は、
前記２本のマイクを上下方向に設置して、前記スピーカシステムから発せられたインパルス応答を予め収音して得られた収音データを用いることにより、その収音した音の前記上下方向のディレイ差を計算する垂直方向ディレイ差検出機能を有し、
スピーカ位置検出機能は、さらに、頭部伝達関数モデル算出機能当該ディレイ差を基に聴取位置から見た前記スピーカシステムそれぞれの仰角を検知するものであって、
前記頭部伝達関数モデル算出機能は、前記仰角を前記頭部伝達関数モデルの算出に反映することを特徴とする。
【００１１】
このように構成すれば、垂直方向ディレイ差検出機能、およびスピーカ位置検出機能により、垂直方向の仰角についても、現場で、聴取位置とスピーカシステムの位置関係を把握できる。そして、前記頭部伝達関数モデル算出機能は、この仰角を取り入れることができるから、スピーカシステムの配置と聴取位置に柔軟に対応することができる。また、実際の使用環境において、設計通りの精度の高いクロストークキャンセルを行うことができる。
【００１２】
（３）前記音声信号処理部は、
さらに、前記スピーカシステムに面する聴取者から見て後ろにある予め定めた位置の仮想リアスピーカから前記聴取者の両耳までの頭部伝達関数モデルを前記ディジタル音源に畳み込んだ仮想リア定位を付加する仮想リア定位付加機能を有し、
前記クロストークキャンセル補正機能は、前記ディジタル音源に予め仮想リア定位を付加した上で、クロストークキャンセル補正を行うことを特徴とする。
【００１３】
このように構成すれば、予め定めた位置の仮想リアスピーカの音場を付加して、その上でクロストークキャンセル補正を行うことができる。したがって、仮想リアスピーカの音場を付加した場合に前記（１）または（２）の効果を奏することができるから、より定位の優れた音場形成が可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、水平方向または、垂直方向についても予め聴取位置とスピーカシステムの位置関係を把握できる。そして、前記頭部伝達関数モデル算出機能は、この位置関係を取り入れることができるから、スピーカシステムの配置と聴取位置に柔軟に対応することがことができる。また、実際の使用環境において、設計通りの精度の高いクロストークキャンセルを行うことができる。これを前提として、より定位の優れた音場形成が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１を用いて、本実施形態の音響システムについて説明する。図１は本実施形態の音響システムの一部を表したものであり、音楽再生前に予め聴取位置とスピーカとの相対的な位置関係を計測する方法についての概念図である。なお、図１では、この位置関係を計測する方法を実施するのに必要な構成のみ記載し、再生時のみに必要な構成は省略しており、これらは後述図４に記載する。まず、この音響システムの構成を簡単に説明する。
【００１６】
本実施形態の音響システムは、ＬｃｈマイクＬＭとＲｃｈマイクＲＭと、これらにより取得した音声信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２１と、Ａ／Ｄ変換器２１により得たディジタル信号を加工するＤＳＰ１０とを含んでいる。また、ＤＳＰ１０の出力をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器２２と、音量を調整する電子ボリューム４１と、前記アナログ信号を増幅するパワーアンプ４２と、ＬｃｈスピーカＬＳとＲｃｈスピーカＲＳを備えている。また、これらを制御するコントローラ３２と、コントローラ３２の制御データを蓄えるメモリ３１とコントローラ３２に指示を行うユーザインターフェース３３とを含んでいる。ＤＳＰ１０内は、マイクＬＭとマイクＲＭ間のディレイを検出するディレイ差検出器１１と、パルス発生器１２とを、ソフトウェアで構成された機能部として備えている。
【００１７】
次に、図１を用いて、この音響システムの設置現場で、聴取位置に対するスピーカの位置関係を計測する方法について説明する。まず、ＬｃｈマイクＬＭとＲｃｈマイクＲＭを水平方向に設置する。ＬｃｈマイクＬＭとＲｃｈマイクＲＭを、再生時に聴取者が聴取することになる耳の位置に設置し、かつ、両マイクの並びの方向を聴取者の両耳の並びの方向に一致させるのが望ましい。ただし、ＬｃｈマイクＬＭとＲｃｈマイクＲＭの間隔は、必ずしも両耳の間隔に設定する必要はない。
【００１８】
前述のように、マイクＬＭ、ＲＭをセットした後、パルス発生器１２でディジタル信号のパルスを発生させる。このパルスは、ＬｃｈまたはＲｃｈの一方ずつ別々に発生させる。Ｄ／Ａ変換器２２はこのパルスをアナログ信号に変換する。このアナログ信号は、電子ボリューム４１、パワーアンプ４２を介して、スピーカＬＳまたはスピーカＲＳに入力される。これにより、スピーカＬＳまたはスピーカＲＳからパルス音を発生させることができる。そこで、まずＲｃｈスピーカＲＳにのみパルス音を発生させる。そうすると、ＬｃｈマイクＬＭとＲｃｈマイクＲＭが、このパルス音を受けて音声信号に変換し、Ａ／Ｄ変換器２１は、これをディジタル信号に変換する。ＤＳＰ１０内のディレイ差検出器１１は、Ａ／Ｄ変換器２１により得た左右それぞれのディジタル信号からマイクＬＭ、ＲＭの音声信号のディレイ差を検出する。これにより、ＲｃｈスピーカＲＳとマイクＬＭの距離と、ＲｃｈスピーカＲＳとマイクＲＭの距離の差が計測できるから、マイクＬＭ、ＲＭの並びに対してＲｃｈスピーカＲＳが存在する位置への角度α（後述で説明する図２の角度αに相当する。）を三角関数の計算により計算できる。同様にして、ＬｃｈスピーカＬＳについてもパルス音を発生させ、ディレイ差検出器１１がマイクＬＭ、ＲＭで検出した音声信号のディレイ差を検知することによって、マイクＬＭへ、およびマイクＲＭへの距離差を計測し、マイクＬＭ、ＲＭの並びに対してＬｃｈスピーカＬＳが存在する位置への相対的な角度（後述で説明する図２の角度βに相当する。）を計算する。
【００１９】
次に、ＬｃｈマイクＬＭとＲｃｈマイクＲＭを垂直方向に設置する。両マイク間の中点は、聴取者の頭の中心位置に設定する。まず、ＲｃｈスピーカＲＳからパルス音を発して、ディレイ差検出器１１がマイクＬＭ、ＲＭで検出した音声信号のディレイ差を検出する。このディレイ差により、マイクを設置した高さから前方の水平方向に対して、ＲｃｈスピーカＲＳが存在する位置への仰角を測定する。また、ＬｃｈスピーカＬＳからパルス音を発して、ディレイ差検出器１１がマイクＬＭ、ＲＭで検出した音声信号のディレイ差を検出する。このディレイ差により、マイクを設置した高さから前方の水平方向に対して、ＬｃｈスピーカＲＳが存在する位置への仰角を計算する。
【００２０】
さらに、マイクＬＭ、ＲＭのそれぞれ順番に、音響システムの再生時に聴取者の頭の真ん中となる位置に置いて、両スピーカＬＳ、ＲＳから同じ音量のパルス音を出すとともに、このマイクで検出したマイク入力ＬＭ、ＲＭの音量比を計測する。これにより、相対的に左右のスピーカ出力の音量バランスを調整する。
【００２１】
以上の検出、計算により、聴取位置から見たＬｃｈスピーカＬＳとＲｃｈスピーカＲＳの位置関係、音量バランスを決定できる。
【００２２】
なお、本実施形態では２ｃｈのスピーカの位置を計算したが、もっと多くのｃｈ、即ち、３ｃｈ以上のスピーカを並べて、それぞれ聴取位置から見たスピーカの相対関係を計算することも、図１のような構成により可能である。ただし、図１のＤ／Ａ変換器２２、電子ボリューム４１、パワーアンプ４２、スピーカＲＳ、ＬＳは２ｃｈではなく、それ相当のｃｈ数を設ける必要がある。
また、本実施形態では、パルス音の発生は、ＲｃｈスピーカＲＳの次にＬｃｈスピーカＬＳについて行ったが、いずれが先であっても良い。前述のとおり、３ｃｈ以上のスピーカを並べて位置関係を計算するときは、パルスを発生させるスピーカの順序は任意に行うことができる。さらに、所定のスピーカ（ＬＳまたはＲＳ）で所定の方向（水平または垂直）にマイクＬＭ、ＲＭを置いてパルス音を発生した場合、スピーカ等によるパルス音の発生とディレイ差検出器１１によるディレイ差の検出とは、当然ながら同時に行う必要があるが、位置関係の計算は、これらすべての場合についてパルス音を収音した後に行っても良い。
【００２３】
次に、図２を用いて、音源となるスピーカから聴取者の耳にどのように音が伝達されるかを説明する。図２は、音源から聴取者の耳にどのように音が伝達されるかを表す概念図を示す。ここで、ＲｃｈスピーカＲＳは、前方方向１０３の線に対して、角度α傾いているものとする。聴取者１００（実際にはマネキンでできたダミーヘッド）の耳の内部にマイクＭ１（右側のマイク）とマイクＭ２（左側のマイク）とを置いて、ＲｃｈスピーカＲＳ１から発した音を計測すると、図２に示すように、実線で示したダイレクト方向からの伝達１０１は、音波がＲｃｈスピーカＲＳ１から、直線方向に直接マイクＭ１に入ってくるのに対して、実線で示したクロス方向からの伝達１０２は、頭が介在するから音波が直接マイクＭ２に入ることができず、周囲から回折して入ることになり、聞こえ方が異なる。同様に図２では、ＬｃｈスピーカＬＳについても、ダイレクト方向からの伝達１０１クロス方向からの伝達１０２を示しており、これらは回折の様子が異なるから、空間伝達特性が異なり、聞こえ方が異なる。なお、スピーカＬＳについては、前方方向１０３の線に対して、角度β傾いているものとする。
【００２４】
図３を用いて、角度の差α（図２で図示。）の差異により、どのように、スピーカから両耳の位置までの空間伝達関数（以下、これを「頭部伝達関数」という。）が異なりうるかを具体的に示す。図３は、頭部伝達関数の周波数とゲインの関係を角度ごとに表したものである。図３（Ａ）、図３（Ｂ）それぞれのグラフは、横軸が周波数、縦軸がゲインである。図３（Ａ）は、ダイレクト方向からの伝達１０１（図２で図示。）における頭部伝達関数を示しており、ＧＤ０、ＧＤ３０、ＧＤ４５が、αがそれぞれ０度、３０度、４５度の場合を示している。図３（Ｂ）は、クロス方向からの伝達１０２（図２で図示。）における頭部伝達関数を示しており、ＧＣ０、ＧＣ３０、ＧＣ４５が、αがそれぞれ０度、３０度、４５度の場合を示している。図３（Ａ）と図３（Ｂ）いずれもαの角度が角度によって、周波数の乱れが異なる。これは、角度αによって音の回折の仕方が異なるからである。また、図３（Ａ）と図３（Ｂ）とを比較すると、図３（Ｂ）の乱れの方が相対的に大きくなっているのが分かる。これは、前述のとおりクロス方向からの伝達１０２がなされた音が、周囲から回折して耳に入ってくることによるものである。なお、図３（Ａ）、（Ｂ）の両グラフにおいて低周波のゲインが下がっているのは、マイクの特性によるものである。
【００２５】
係る周波数特性の違いを学習することにより、人間はいずれの方向から音が発せられたかを認識している。したがって、このような人間の認識を利用して、予め所定の方向から耳に入ってくる音声の周波数特性を測定しておき、その周波数特性のフィルタを音源に畳み込むことにより、その方向から聞こえるような音場を形成できる。さらに、ダミーヘッドとマイクＭ１、Ｍ２を用いて、スピーカから両耳の位置までの伝達関数（以下、これを「頭部伝達関数」という。）のデータを集積すれば、自由自在な音場形成が可能となる。係る頭部伝達関数のモデルのデータは既に収集され、公知となっており、ＤＳＰ１０内にこれらのデータテーブルを用意しておいて、再生時に利用する（後述で詳説する。）。
【００２６】
次に、図４を用いて、本実施形態に係る音響システムの再生時の構成について説明する。図４は、本実施形態に係る音響システムの再生時の構成を示す。当該構成は、図１で示した構成と同一システムで構成するものであるが、理解の容易のため省略している箇所が異なる。入力部分は、少なくともＤＩＲ２３とＡ／Ｄ変換器２１とＨＤＭＩ２４（商標、以下同じ）とからデータ入力できる。ＤＩＲ２３は、ビットストリームのディジタル時系列データを入力できる。Ａ／Ｄ変換器２１は、アナログ信号、例えば図１で示したマイクＭＬ、ＭＲからの音声信号をディジタル時系列データに変換できる。ＨＤＭＩ２４（High-Definition Multimedia Interface）は、音声・制御信号を合わせて受信する。
【００２７】
ＤＳＰ１０は、ポストプロセッシング用ＤＳＰ１３と、デコーダ用ＤＳＰ１４を含んでいる。ＤＳＰ１０は、前述の入力部分から入力したディジタル時系列データを加工して、Ｄ／Ａ変換器２２に送る。Ｄ／Ａ変換器２２は、ＤＳＰ１０により生成したデータをアナログ信号に変換する。このアナログ信号は、音量を調整する電子ボリューム４１とパワーアンプを介して、スピーカＬＳ、ＲＳにより音声に変換される。
【００２８】
なお、パワーアンプは、Ｄ／Ａ変換器に変換する前にディジタル振幅を増幅して、その後高周波を取り除くことによりアナログ信号を得る、いわゆるディジタルアンプでも良い。図１も同様である。
【００２９】
また、音響システムの再生時の構成には、図１と同様、上記の構成を制御するコントローラ３２と、コントローラ３２の制御データを蓄えるメモリ３１と、コントローラ３２に指示を行うユーザインターフェース３３とを含んでいる。メモリ３１には、図２、図３の説明で前述した頭部伝達関数を、スピーカの存在する方向それぞれについてデータテーブルとして格納している。
【００３０】
次に図４を用いて、ＤＳＰ１０についてさらに詳しく説明する。ＤＳＰ１０は、図１の構成に加えて、デコーダ用ＤＳＰ１４とポストプロセッシング用ＤＳＰ１３を含んでいる。デコーダ用ＤＳＰは前述した入力部分であるＤＩＲ２３とＡ／Ｄ変換器２１とＨＤＭＩ２４から入力したディジタル時系列データをデコードして、ポストプロセッシング用ＤＳＰ１３に送る。デコーダ用ＤＳＰ１４自体は、図４に示すように、このディジタル時系列データとして５ｃｈの音声データを扱うことができる。即ちこの５ｃｈは、Ｌｃｈ（左前）、Ｒｃｈ（右前）、Ｃｃｈ（センター前）、ＬＳｃｈ（リア左）、ＲＳｃｈ（リア右）のスピーカへ出力するディジタル音声入力である。そして、図４に示すように、本実施形態のシステムのポストプロセッシング用ＤＳＰ１３は、これら５ｃｈの音声データを擬似的に２ｃｈのデータにダウンミックスする。
【００３１】
そのため、本実施形態のシステムでは、図４に示すように、まずＣｃｈをＬｃｈ、Ｒｃｈにそれぞれ振り分けて、加算器１３５Ａ、１３５ＢはこれらＬｃｈ、Ｒｃｈの信号に付加する。また、ＬＳｃｈ（リア左）、ＲＳｃｈ（リア右）は、仮想的に後ろからも聞こえるようにする必要があるから、ＬＳリア定位付加１３１、ＲＳリア定位付加１３２、およびクロストークキャンセル補正回路１３３を備えている。そして、図４に示すように、ＬＳｃｈ（リア左）、ＲＳｃｈ（リア右）のデータを加工して、Ｌｃｈ、Ｒｃｈに付加するようにしている。このＬＳリア定位付加１３１、ＲＳリア定位付加１３２では、前述の頭部伝達関数を用いてあたかも後ろから聞こえるような擬似的効果を作出する。具体的には、リア定位付加１３１、１３２では、予め定めたＬＳリアバーチャルスピーカＬＳＶ、ＲＳリアバーチャルスピーカＲＳＶの位置の方向から、耳まで方向の頭部伝達関数を用いて、ＬＳｃｈ、ＲＳｃｈに畳み込んで、その音響特性を付加する。また、クロストークキャンセル補正回路１３３は、擬似的にＬｃｈスピーカＬＳの出力を左の耳にのみ、ＲｃｈスピーカＲＳの出力を右の耳にのみ入るように、音源を加工する。
【００３２】
ここで、クロストークキャンセル補正１３３の必要性は以下のとおりである。即ち、もし、仮に付加したリア定位１３１、１３２は、ヘッドホンで聴取するのであれば、前述したリア定位付加の効果を発揮する。しかしながら、前のスピーカＲＳ、ＬＳから音声を聴取するから、音波の空間伝達時に、前のスピーカＲＳ、ＬＳから両耳までの頭部伝達関数でデフォルメされてしまい、前述したＬＳリア定位付加の効果を十分発揮し得ない。そこで、前述したヘッドホンで聴取しているのと同様の環境を作出するため、クロストークキャンセル補正を行う必要性がある。
【００３３】
前述のクロストークキャンセル補正回路１３３では、前述した図２で説明した頭部伝達関数を用いる。この頭部伝達関数は、前述したとおり、図４のメモリ３１にデータテーブルとして格納している。図１の説明のとおり、本実施形態の装置では、予め、聴取位置とスピーカＬＳ、ＲＳの両位置との相対関係を計算で求めており、これに基づいて、コントローラ３２は、図４のメモリ３１に格納しているデータテーブルから、適切な頭部伝達関数を（スピーカＬＳ、ＲＳ）対（左耳、右耳）の４通りについて選択する。具体的には、以下のような関数を選択し、説明の便宜上、以下のように定める。即ち、
（ＬｃｈスピーカＬＳ→左耳）の経路の伝達関数をＬＤ（Ｚ）、
（ＬｃｈスピーカＬＳ→右耳）の経路の伝達関数をＬＣ（Ｚ）、
（ＲｃｈスピーカＲＳ→左耳）の経路の伝達関数をＲＣ（Ｚ）、
（ＲｃｈスピーカＲＳ→右耳）の経路の伝達関数をＲＤ（Ｚ）、
（それぞれ離散領域で、Ｚ変換したものである。Ｚは遅延を表すものとする。以下「（Ｚ）」は、省略する。）とする。このように定義すると、
Ｌｃｈダイレクト補正１３３ＬＤ、Ｌｃｈクロス補正１３３ＬＣ、Ｒｃｈクロス補正１３３ＲＣ、Ｒｃｈダイレクト補正１３３ＲＤの伝達関数ＬＤ、ＬＣ、ＲＣ、ＲＤは、以下のようにして求められる。
まず、両耳での音声の応答をベクトルで表示した〔左耳で聴取する音波（Ｚ）  右耳で聴取する音波（Ｚ）〕Ｔ（それぞれ前記Ｚの関数、Ｔは転置を表す。）は、〔ＬＳのスピーカ出力（Ｚ）  ＲＳのスピーカ出力（Ｚ）〕Ｔ（それぞれ前記Ｚの関数、Ｔは転置を表す。以下「（Ｚ）」を省略する。）を用いて、以下のように表せる。
【００３４】
【数１】
2007028198.tif 000003
なぜなら、音波は、伝達関数の積と重ねあわせで求めることが可能だからである。
【００３５】
ここで、前述のＬＳＶ、ＲＳＶのリア定位が付加された音声ディジタルデータをスピーカＬＳ、ＲＳで出力した場合に、クロストークキャンセルするためには、前記〔左耳でっ聴取する音波  右耳で聴取する音波〕Ｔは、擬似的に以下のようにする必要がある。
【００３６】
【数２】
2007028198.tif 000004
【００３７】
したがって、〔ＬＳのスピーカ出力（Ｚ）  ＲＳのスピーカ出力（Ｚ）〕Ｔで出力すべき音声のバーチャルリアスピーカの成分は、以下のとおりになる。
【００３８】
【数３】
2007028198.tif 000005
【００３９】
したがって、加算器１３５Ｃ、加算器１３５Ｄで生成すべきディジタルデータは、この式で求めた前述の音声のバーチャルリアスピーカの成分に相当するディジタルデータである。よって、クロストークキャンセル補正回路１３３の伝達関数は、それぞれ、
Ｌｃｈダイレクト補正は、ＲＤ／（ＲＤ＊ＬＤ−ＲＣ＊ＬＣ）、
Ｌｃｈクロス補正は、    ＬＣ／（ＲＤ＊ＬＤ−ＲＣ＊ＬＣ）、
Ｒｃｈクロス補正は、    ＲＣ／（ＲＤ＊ＬＤ−ＲＣ＊ＬＣ）、
Ｒｃｈダイレクト補正は、ＬＤ／（ＲＤ＊ＬＤ−ＲＣ＊ＬＣ）、
となる。なお、「＊」は、畳み込みを表している。また、Ｌｃｈクロス補正１３３ＬＣ、Ｒｃｈクロス補正１３３ＲＣを畳み込んだデータは、それぞれ加算器１３５Ｃにおいて、−１倍されて加算される。
【００４０】
以上のようにして、クロストークキャンセル回路１３３、加算器１３５Ｃ、１３５Ｄを経たディジタル音声入力は、加算器１３５Ａ、１３５ＢでＬｃｈ、Ｒｃｈのデータに加算される。そして、この加算されたデータは、２ｃｈのデータとしてＤ／Ａ変換器２２に出力され、電子ボリューム４１とパワーアンプを介して、スピーカＬＳ、ＲＳにより音声に変換される。
【００４１】
最後に、図５を用いて本実施形態の音響システムにより前記頭部伝達関数ＬＤ、ＬＣ、ＲＣ、ＲＤを作成して、前記図４で示した再生時の音響システムで設定し、利用する手順を表すフローを示して、当該手順の流れを説明する。図５は、係る手順の流れを表すフロー図である。なお、このフローの制御主体はコントローラ３２である。
Ｓ１において、ＬマイクＬＭ、ＲマイクＲＭを、再生時に聴取者が聴取することになる耳の位置に水平にセットする（前述の図１の説明参照。）。
【００４２】
Ｓ２において、ＬｃｈスピーカＬＳでインパルス音を生成する。このインパルス音は、図１のＤＳＰ１０内のパルス発生器１２で生成したディジタルデータをＤ／Ａ変換器２２で変換したものを、電子ボリューム４１とパワーアンプを介して、ＬｃｈスピーカＬＳで出力される。
Ｓ３において、ＬマイクＬＭ、ＲマイクＲＭの音声入力を図１のＡ／Ｄ変換器２１で変換して、ＤＳＰ１０内のディレイ差検出器１１で検出を行う。
Ｓ４において、三角関数を用いた計算により、ＬＳの角度α（図２参照。）を計算する。
Ｓ５〜Ｓ７においては、Ｓ２〜Ｓ４と同様にして、ＲｃｈスピーカＲＳでインパルス音を生成し、ＲＳの角度β（図２参照。）を計算する。
Ｓ８において、ＬマイクＬＭ、ＲマイクＲＭを、再生時に聴取者が聴取することになる耳の位置に垂直にセットする（前述の図１の説明参照。）。
【００４３】
Ｓ９において、ＲｃｈスピーカＲＳでインパルス音を生成する。このインパルス音は、図１のＤＳＰ１０内のパルス発生器１２で生成したディジタルデータをＤ／Ａ変換器２２で変換したものを、電子ボリューム４１とパワーアンプ４２を介して、ＲｃｈスピーカＬＳで出力される。
Ｓ１０において、ＬマイクＬＭ、ＲマイクＲＭの音声入力を図１のＡ／Ｄ変換器２１で変換して、ＤＳＰ１０内のディレイ差検出器１１で検出を行う。
Ｓ１１において、三角関数を用いた計算により、ＲＳの仰角を計算する。
Ｓ１２〜Ｓ１４においては、Ｓ７〜Ｓ９と同様にして、ＬｃｈスピーカＬＳでインパルス音を生成し、聴取する耳の位置からスピーカＲＳまでの仰角を計算する。
Ｓ１５において、Ｓ１〜Ｓ１４で算出した、聴取者の耳の位置からＬｃｈスピーカＬＳ、ＲｃｈスピーカＲＳそれぞれへの角度を図１のメモリ３１に格納する。そして、これらの角度に基づいて、ＬｃｈスピーカＬＳから耳まで、およびＲｃｈスピーカＲＳから耳までの頭部伝達関数を、それぞれメモリ３１内の頭部伝達関数のデータテーブルから呼び出す。
【００４４】
なお、Ｓ１５では、頭部伝達関数の代わりにこれを特定するパラメータをメモリ３１に格納しておき、これを呼び出して、頭部伝達関数を計算するものでも良い。
Ｓ１６において、クロストークキャンセル補正回路１３３の関数パラメータを、前記頭部伝達関数に基づいて、前述した図４の説明のとおりに設定する。
【００４５】
図５の説明をまとめると、スピーカＬＳ、ＲＳからインパルスの音声を発して、マイクＬＳ、ＲＳ（図１参照。）を、聴取位置に水平（Ｓ１）または垂直（Ｓ８）にセットして、ディレイ差をディレイ差検出器１２（図１参照。）で検出して（Ｓ３、Ｓ６、Ｓ１０、Ｓ１３）、三角関数を用いた計算により、スピーカＬＳ、ＲＳと耳との相対的な角度を計算する（Ｓ４、Ｓ７、Ｓ１１、Ｓ１４）。そして、この角度に基づいて、頭部伝達関数をメモリ３１のテーブルから選択し（Ｓ１５）、図４のクロストークキャンセル補正回路１３３の関数パラメータを設定する（Ｓ１６）。このように設定した上で、マイクを取り外し、Ｓ１、Ｓ８でマイクをセットした位置において、クロストークキャンセルの効果を発揮することができる。
【００４６】
なお、図１または、図４の音響システムから、２ｃｈのスピーカシステムＬＳ,ＲＳおよびマイクＬＭ、ＲＭを取り除いたものは本発明の「音響装置」に相当する。
図１、図４のＤＳＰ１０は、本発明の「音声信号処理部」に相当する。
また、図１の説明で説明したＬｃｈマイクＬＭ、およびＲｃｈマイクＲＭは、これら合わせて、本発明の「２本の音響マイク」に相当する。
スピーカＬＳ、ＲＳは、それぞれ、本発明の「スピーカシステム」に相当する。
図１のディレイ差検出器１１およびこれを制御するコントローラ３２による、図５のＳ３、Ｓ６のディレイ差測定のステップは、それぞれ本発明の「水平方向ディレイ差検出機能」に相当する。
図１のディレイ差検出器１１およびこれを制御するコントローラ３２による、図５のＳ１０、Ｓ１３のディレイ差測定のステップは、それぞれ本発明の「垂直方向ディレイ差検出機能」に相当する。
コントローラ３２による、図５のＳ４、Ｓ７、Ｓ１１、Ｓ１４の角度測定のステップは、それぞれ、本発明の「スピーカ位置検出機能」に相当する。
メモリ３１のデータテーブルで格納している頭部伝達関数は、本発明の「頭部伝達関数モデル」に相当する。また、コントローラ３２による、Ｓ１５の頭部伝達関数をデータテーブルから呼び出すステップは、本発明の「頭部伝達関数モデル算出機能」に相当する。また、前述のとおり、Ｓ１５の代わりに、これを特定するパラメータをメモリ３１に格納しておき、これを呼び出して、頭部伝達関数を計算することもできるが、この計算する機能も、本発明の「頭部伝達関数モデル算出機能」に相当する。
図４のクロストークキャンセル補正回路１３３のクロストークキャンセル補正は、それぞれ、本発明の「クロストークキャンセル補正」に相当する。また、図４のクロストークキャンセル補正回路１３３の機能は、それぞれ本発明の「クロストークキャンセル補正機能」に相当する。
図４のＬＳリア定位付加１３１、ＲＳリア定位付加１３２の機能は、それぞれ本発明の「仮想リア定位付加機能」に相当する。
図４のデコーダ用ＤＳＰ１４の出力であるＬｃｈ、Ｒｃｈ、Ｃｃｈ、ＬＳｃｈ、ＲＳｃｈは、本発明の「ディジタル音源」に相当する。
【００４７】
また、Ｓ１〜Ｓ１４までのステップは、必ずしもこの順番に行う必要はない。ただし、（Ｓ１とＳ２）、（Ｓ４とＳ５）、（Ｓ７とＳ８）、（Ｓ１０とＳ１１）は、それぞれ続けて行う必要があり、また、Ｓ４の計算はＳ３より後、Ｓ７の計算はＳ６のディレイ差測定より後、Ｓ１１の計算はＳ１０のディレイ差測定より後、Ｓ１４の計算はＳ１３のディレイ差測定より後で、それぞれ行う必要がある。また、Ｓ２〜Ｓ７は、Ｓ１のように水平にマイクを設置していることが前提となり、Ｓ９〜Ｓ１４は、Ｓ８のように垂直にマイクを設置していることが前提となる。これらの条件を満たす限り、Ｓ２〜Ｓ７、Ｓ９〜１４のステップを行う順序は任意に定めることができる。
【００４８】
このような測定を予め行っているので、本実施形態のシステムでは、左右のスピーカＬＳ、ＲＳの位置は、図２に示したとおり、聴取者前方方向１０３の線からの角度α、βが左右非対称であっても許容される。
また、聴取者に小型のジャイロを取り付けて、聴取者の向いている方向を計測を行っても良い。これにより、再生中に聴取者が移動しても、前述した音響効果を常に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本実施形態の音響システムの一部を表したものであり、音楽再生前に予め聴取位置とスピーカとの相対的な位置関係を計測する方法についての概念図を示す。
【図２】音源から聴取者の耳にどのように音が伝達されるかを表す概念図を示す。
【図３】頭部伝達関数の周波数とゲインの関係を角度ごとに表した図を示す。
【図４】本実施形態に係る音響システムの再生時の構成について示す。
【図５】頭部伝達関数を作成して、前記図４で示した再生時の音響システムで設定し利用する手順を表すフロー図を示す。
【符号の説明】
【００５０】
１０−ＤＳＰ
１１−ディレイ差検出器
１２−パルス発生器
１３−ポストプロセッシング用ＤＳＰ
１３１−ＬＳリア定位付加
１３２−ＲＳリア定位付加
１３３−クロストークキャンセル補正回路
１３３ＬＤ−Ｌｃｈダイレクト補正
１３３ＬＣ−Ｌｃｈクロス補正
１３３ＲＣ−Ｒｃｈクロス補正
１３３ＲＤ−Ｒｃｈダイレクト補正
１３５Ａ、１３５Ｂ、１３５Ｃ、１３５Ｄ−加算器
１４−デコーダ用ＤＳＰ
２１−Ａ／Ｄ変換器
２２−Ｄ／Ａ変換器
２３−ＤＩＲ
２４−ＨＤＭＩ(商標)
３１−メモリ
３２−コントローラ
３３−ユーザインターフェース
４１−電子ボリューム
４２−パワーアンプ
１００−聴取者（ダミーヘッド）
１０１−ダイレクト方向からの伝達
１０２−クロス方向からの伝達
１０３−前方方向
ＬＳ−Ｌｃｈスピーカ
ＲＳ−Ｒｃｈスピーカ
ＬＳＶ−ＬＳリアバーチャルスピーカ
ＲＳＶ−ＲＳリアバーチャルスピーカ
ＬＭ−Ｌｃｈマイク
ＲＭ−Ｒｃｈマイク
Ｍ１、Ｍ２−マイク
α、β−角度（水平方向）
【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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