(57)【要約】【課題】本発明は、音質が低下せず、聴取位置が正面からずれた場合でも表示装置の表示画面上への安定した音像定位を可能とする音像定位装置を提供する。【解決手段】音像定位装置１０は、ディスプレイＤの周囲に配置されたスピーカで再生される音響信号に音像定位処理を施すものであって、音響信号入力手段１１と、音響信号に音像定位処理を施す音像定位処理手段１２と、音像定位処理が施された音響信号を頭部伝達関数で仰角の知覚に寄与する周波数帯域と仰角の知覚にあまり寄与しない周波数帯域とに分割し、仰角の知覚に寄与する周波数帯域の音響信号を全ての左右側スピーカＳＨに出力し、仰角の知覚にあまり寄与しない周波数帯域の音響信号を全ての上下側スピーカＳＶに出力する帯域分割手段１３とを備える。【選択図】図４
2013048317.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像を表示する表示装置の周囲に配置されたスピーカで再生される音響信号に音像定位処理を施す音像定位装置において、
前記音響信号が入力される音響信号入力手段と、
前記音響信号入力手段に入力された音響信号に音像定位処理を施す音像定位処理手段と、
前記音像定位処理手段が音像定位処理を施した音響信号の周波数帯域を、予め設定された頭部伝達関数で仰角の知覚に寄与する周波数帯域と他の周波数帯域とに分割し、前記仰角の知覚に寄与する周波数帯域の音響信号を前記表示装置の左右に配置された左右側スピーカに出力し、前記他の周波数帯域の音響信号を前記表示装置の上下少なくとも一方に配置された上下側スピーカに出力する帯域分割手段と、
を備えることを特徴とする音像定位装置。
【請求項２】
前記左右側スピーカの位置と、前記音像定位処理による音像定位位置との高さが一致することを特徴とする請求項１に記載の音像定位装置。
【請求項３】
前記音像定位処理手段は、心理音響モデル、物理音響モデル若しくは頭部伝達関数の何れか、又は、前記心理音響モデルと前記物理音響モデルと前記頭部伝達関数との２以上を組み合わせた複合的モデルに基づく前記音像定位処理を施すことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の音像定位装置。
【請求項４】
映像を表示する表示装置の周囲に配置されたスピーカで再生される音響信号に音像定位処理を施す音像定位装置において、
前記音響信号が入力される音響信号入力手段と、
前記音響信号入力手段に入力された音響信号の周波数帯域を、予め設定された頭部伝達関数で仰角の知覚に寄与する周波数帯域と他の周波数帯域とに分割する帯域分割手段と、
前記帯域分割手段が分割した前記仰角の知覚に寄与する周波数帯域の音響信号に音像定位処理を施して、前記表示装置の左右に配置された左右側スピーカに出力する左右側音像定位処理手段と、
前記帯域分割手段が分割した前記他の周波数帯域の音響信号に音像定位処理を施して、前記表示装置の上下少なくとも一方に配置された上下側スピーカに出力する上下側音像定位処理手段と、
を備えることを特徴とする音像定位装置。
【請求項５】
映像を表示する表示装置の周囲に配置されたスピーカで再生される音響信号に音像定位処理を施すために、コンピュータを、
前記音響信号が入力される音響信号入力手段、
前記音響信号入力手段に入力された音響信号に音像定位処理を施す音像定位処理手段、
前記音像定位処理手段が音像定位処理を施した音響信号の周波数帯域を、予め設定された頭部伝達関数で仰角の知覚に寄与する周波数帯域と他の周波数帯域とに分割し、前記仰角の知覚に寄与する周波数帯域の音響信号を前記表示装置の左右に配置された左右側スピーカに出力し、前記他の周波数帯域の音響信号を前記表示装置の上下少なくとも一方に配置された上下側スピーカに出力する帯域分割手段、
として機能させるための音像定位プログラム。
【請求項６】
映像を表示する表示装置の周囲に配置されたスピーカで再生される音響信号に音像定位処理を施すために、コンピュータを、
前記音響信号が入力される音響信号入力手段、
前記音響信号入力手段に入力された音響信号の周波数帯域を、予め設定された頭部伝達関数で仰角の知覚に寄与する周波数帯域と他の周波数帯域とに分割する帯域分割手段、
前記帯域分割手段が分割した前記仰角の知覚に寄与する周波数帯域の音響信号に音像定位処理を施して、前記表示装置の左右に配置された左右側スピーカに出力する左右側音像定位処理手段、
前記帯域分割手段が分割した前記他の周波数帯域の音響信号に音像定位処理を施して、前記表示装置の上下少なくとも一方に配置された上下側スピーカに出力する上下側音像定位処理手段、
として機能させるための音像定位プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像を表示する表示装置の周囲に配置されたスピーカで再生される音響信号に音像定位処理を施す音像定位装置及びそのプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディスプレイの上下左右にスピーカを配置することにより、スピーカを配置できないディスプレイの表示画面上へ音像定位が可能となっている。例えば、振幅パンニングと呼ばれる音響信号のレベルによるパンニングは、複数のスピーカの出力レベル、遅延量を制御することによって、それらスピーカの取り囲む位置に音像定位させるものである。
【０００３】
ここで、特許文献１には、所望音像の位置ベクトルを、互いに近接する複数のスピーカの位置ベクトルに分解し、その際のベクトルの大きさに従いスピーカの出力レベル、遅延量を決定する発明が記載されている。
また、特許文献２には、聴取位置（例えば、聴取者の頭部）における音響物理量がパンニングの前後で一致するように、周波数領域において、近接する複数のスピーカの出力配分比を決定する発明が記載されている。
【０００４】
さらに、非特許文献１には、ディスプレイの外縁部にスピーカを配置し、聴取位置との間に障壁を設ける技術が記載されている。この非特許文献１に記載の技術は、障壁での音の回折・反射を利用して、遅延と減衰とを生じさせるパスを作ることによって、聴取位置が片方のスピーカ側に偏った際の先行音効果を抑制し、所望位置に近い定位感を提供するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１７１１７号公報
【特許文献２】特開２００７−１９４９００号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】G.P.Nava,K.Hirata, and M.Miyoshi,"A loudspeaker design for sound image localization on large flat screens,"Acoust.Sci.&Tech.,Vol.31,No.4, pp.278(2010).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、前記した特許文献１，２に記載の発明では、聴取位置のずれに対して、音像定位が安定しないという問題がある。例えば、ディスプレイに正対するような聴取位置を基準として、音像定位処理を施す場合を考える。この場合、聴取位置がディスプレイの正面からずれると、特許文献１，２に記載の発明では、近接するスピーカに音像定位される等、ディスプレイの表示画面上への音像定位が安定しない。
また、非特許文献１に記載の技術では、障壁での音の回折・反射の影響により音質が低下するという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、前記した問題を解決し、音質が低下せず、聴取位置が正面からずれた場合でも表示装置の表示画面上へ安定した音像定位を可能とする音響信号再生装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記した課題を解決するため、本願第１発明に係る音像定位装置は、映像を表示する表示装置の周囲に配置されたスピーカで再生される音響信号に音像定位処理を施す音像定位装置において、音響信号入力手段と、音像定位処理手段と、帯域分割手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
かかる構成によれば、音像定位装置は、音響信号入力手段によって、音響信号が入力される。また、音像定位装置は、音像定位処理手段によって、音響信号入力手段に入力された音響信号に音像定位処理を施す。
【００１１】
ここで、表示装置の高さは、通常、聴取者の頭部高さとおおよそ一致する。その一方、聴取者は、表示装置に対して、正面だけでなく、左右に位置することが多い。従って、この表示装置の周囲に配置されたスピーカと聴取位置との関係は、上下よりも左右で多数のバリエーションを有する。そして、聴取位置が正面から左右にずれた場合、その聴取位置に近いスピーカの再生音が支配的になり、聴取者がそのスピーカ位置に音像を知覚してしまい、表示装置の表示画面上への安定した音像定位が妨げられる。
【００１２】
この前提のもと、頭部伝達関数の特性を検討する。スピーカの位置を一定とするならば、頭部伝達関数の周波数成分におけるピーク及びノッチは、聴取位置の上下に伴って、大きく変動すると考えられる。その一方、これらピーク及びノッチは、聴取位置の左右にさほど影響を受けない。
【００１３】
従って、音像定位装置は、帯域分割手段によって、音像定位処理手段が音像定位処理を施した音響信号の周波数帯域を、予め設定された頭部伝達関数で仰角の知覚に寄与する周波数帯域と他の周波数帯域とに分割する。そして、音像定位装置は、帯域分割手段によって、仰角の知覚に寄与する周波数帯域の音響信号を表示装置の左右に配置された左右側スピーカに出力し、他の周波数帯域の音響信号を表示装置の上下少なくとも一方に配置された上下側スピーカに出力する。
【００１４】
すなわち、聴取者は、仰角の知覚に寄与する周波数帯域の音響信号を、その頭部と同じ高さにある左右側スピーカから聴取する。その一方、聴取者は、仰角の知覚にあまり寄与しない周波数帯域の音響信号を、上下側スピーカから聴取する。これによって、音像定位装置は、聴取位置が表示装置の正面であるか左右であるかに関わらず、聴取者が表示装置の表示画面上に音像を知覚するため、表示装置の表示画面上への安定した音像定位を可能とする。
【００１５】
さらに、音像定位装置は、音の回折・反射を利用せずに、スピーカから聴取者に直接到来する直接音のみを扱うため、音響信号の特性を変化させず、音質を低下させることがない。
【００１６】
また、本願第２発明に係る音像定位装置は、左右側スピーカの位置と、音像定位処理による音像定位位置との高さが一致することを特徴とする。
かかる構成によれば、音像定位装置は、帯域分割手段によって、表示装置の左右に音像定位位置と同じ高さで予め配置された１対の左右側スピーカに音響信号を出力することで、左右側スピーカの位置と音像定位位置との高さを一致させてもよい。
また、音像定位装置は、音像定位処理手段によって、表示装置の左右に配置された１対の左右側スピーカの高さにあわせて音像定位処理を施すことで、左右側スピーカの位置と音像定位位置との高さを一致させてもよい。
さらに、音像定位装置は、音像定位処理手段によって、表示装置の左右に複数配置された左右側スピーカのうち、音像定位位置と同じ高さの左右側スピーカを１対選択することで、左右側スピーカの位置と音像定位位置との高さを一致させてもよい。
なお、音像定位位置とは、音像定位処理により音像が定位する位置を示す情報である。
【００１７】
また、本願第３発明に係る音像定位装置は、音像定位処理手段が、心理音響モデル、物理音響モデル若しくは頭部伝達関数の何れか、又は、心理音響モデルと物理音響モデルと頭部伝達関数との２以上を組み合わせた複合的モデルに基づく音像定位処理を施すことを特徴とする。
かかる構成によれば、音像定位装置は、スピーカの配置、音響信号を再生する空間の音響特性、音響信号の収録・再生等の条件に応じて、様々な音像定位処理手段を適用することができる。
【００１８】
また、前記した課題を解決するため、本願第４発明に係る音像定位装置は、映像を表示する表示装置の周囲に配置されたスピーカで再生される音響信号に音像定位処理を施す音像定位装置において、音響信号入力手段と、帯域分割手段と、左右側音像定位処理手段と、上下側音像定位処理手段と、を備えることを特徴とする。
【００１９】
かかる構成によれば、音像定位装置は、音響信号入力手段によって、音響信号が入力される。また、音像定位装置は、帯域分割手段によって、音響信号入力手段に入力された音響信号の周波数帯域を、予め設定された頭部伝達関数で仰角の知覚に寄与する周波数帯域と他の周波数帯域とに分割する。
【００２０】
また、音像定位装置は、左右側音像定位処理手段によって、帯域分割手段が分割した仰角の知覚に寄与する周波数帯域の音響信号に音像定位処理を施して、表示装置の左右に配置された左右側スピーカに出力する。そして、音像定位装置は、上下側音像定位処理手段によって、帯域分割手段が分割した他の周波数帯域の音響信号に音像定位処理を施して、表示装置の上下少なくとも一方に配置された上下側スピーカに出力する。
【００２１】
また、本願第１，４発明に係る音像定位装置は、それぞれ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、蓄積手段等のハードウェア資源を備えるコンピュータを、前記した各手段として協調動作させる音像定位プログラムによって実現することもできる。これら音像定位プログラムは、通信回線を介して配布してもよく、ＣＤ−ＲＯＭやフラッシュメモリ等の記録媒体に書き込んで配布してもよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、以下のような優れた効果を奏する。
本願第１，４発明によれば、聴取者が、仰角の知覚に寄与する周波数帯域の音響信号を、その頭部と同じ高さにある左右スピーカから聴取する。これによって、本願第１，４発明によれば、聴取位置が表示装置の正面であるか左右であるかに関わらず、聴取者が表示装置上に音像を知覚するため、表示装置上への安定した音像定位を可能とする。さらに、本願第１，４発明によれば、音の回折・反射を利用せずに直接音のみを扱うため、音響信号の特性を変化させることがなく、音質を低下させることがない。
【００２３】
本願第２発明によれば、左右スピーカの位置と音像定位位置との高さを一致させるため、聴取位置が上下に動き、定位させる音像と聴取者の頭部との高さが変動した場合にも、前記したピーク及びノッチも対応しながら移動するので、聴取者に高い定位感を与えることができる。
本願第３発明によれば、スピーカの配置、音響信号を再生する空間の音響特性、音響信号の収録・再生等の条件に応じて様々な音像定位処理手段を適用できるため、利便性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態において、映像音響システムの第１例を説明する図である。
【図２】本発明の第１実施形態において、映像音響システムの第２例を説明する図である。
【図３】本発明の第１実施形態において、映像音響システムの第３例を説明する図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る音像定位装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第１実施形態において、頭部伝達関数で仰角の知覚に寄与する周波数帯域の設定方法を説明するグラフである。
【図６】図４の音像定位装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】本発明の変形例１に係る音像定位装置の構成を示すブロック図である。
【図８】図７の音像定位装置の動作を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第２実施形態において、映像音響システムを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の各実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各実施形態において、同一の機能を有する手段には同一の符号を付し、説明を省略した。
【００２６】
（第１実施形態）
［音響システムの具体例］
図１〜図３を参照して、本発明の第１実施形態に係る音像定位装置１０が含まれる映像音響システム１００の具体例１〜３について説明する。
なお、図１〜図３では、図面を見やすくするため、一部符号の図示を省略した。
【００２７】
＜音響システムの第１例＞
図１に示すように、映像音響システム１００は、例えば、テレビ視聴のように、映像を表示すると共に映像表示にあわせて音響信号を再生するものであって、音像定位装置１０（図４）と、ディスプレイ（表示装置）Ｄと、左右側スピーカＳＨと、上下側スピーカＳＶとを備える。ここで、映像音響システム１００は、ディスプレイＤと左右側スピーカＳＨ及び上下側スピーカＳＶとを、別体型としている。
【００２８】
ディスプレイ（表示装置）Ｄは、テレビ番組等の映像を表示するものであり、例えば、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイまたはエレクトロルミネッセンスディスプレイである。ここで、ディスプレイＤは、映像の表示領域である表示画面ＤＡを有する。
【００２９】
また、ディスプレイＤは、複数のスピーカと共に、台座Ｐ上に配置される。図１の例では、ディスプレイＤは、その周囲に合計１６台のスピーカ（左右側スピーカＳＨ１〜ＳＨ８、上下側スピーカＳＶ１〜ＳＶ８）が配置されている。例えば、図１のトールスピーカのように複数のスピーカユニットで構成されるとき、各スピーカユニットを１台のスピーカとして数える場合もある。
【００３０】
また、ディスプレイＤは、その筐体内に音像定位装置１０が内蔵されることとして説明する（図１不図示）。
なお、本発明は、音像定位装置１０をディスプレイＤに内蔵することに制限されず、音像定位装置１０がディスプレイＤから独立した装置としてもよい。
【００３１】
左右側スピーカＳＨは、ディスプレイＤの左右両方に配置されたスピーカである。図１の例では、左右側スピーカＳＨとして、ディスプレイＤの正面にいる聴取者から見て、ディスプレイＤの左側に左右側スピーカＳＨ１〜ＳＨ４が配置され、ディスプレイＤの右側に左右側スピーカＳＨ５〜ＳＨ８が配置されている。
【００３２】
上下側スピーカＳＶは、ディスプレイＤの上下少なくとも一方に配置されたスピーカである。図１の例では、上下側スピーカＳＶとして、ディスプレイＤの上側に上下側スピーカＳＶ１〜ＳＶ４が配置され、ディスプレイＤの下側に上下側スピーカＳＶ５〜ＳＶ８が配置されている。
【００３３】
本実施形態では、トランスポートストリーム（ＴＳ）のような多重化信号を扱うこととして説明する。この場合、この多重化信号に多重化された映像信号が分離されて、ディスプレイＤで表示される。
また、この多重化信号に多重化された音響信号が分離されて、音像定位装置１０に入力される。そして、音像定位装置１０は、この音響信号に音像定位処理及び帯域分割処理を施して、左右側スピーカＳＨ及び上下側スピーカＳＶで再生する。
なお、本発明は、展示会、パブリックビューイング等のように音響信号の伝送を伴わない場合、多重化信号を扱わずに、音響信号を直接入力することもできる。
【００３４】
＜音響システムの第２例＞
また、映像音響システム１００は、図２に示すように、ディスプレイＤと左右側スピーカＳＨ及び上下側スピーカＳＶとを、一体型としてもよい。ここで、ディスプレイＤは、その筐体の外縁部に合計３４台のスピーカ（左右側スピーカＳＨ１〜ＳＨ１４、上下側スピーカＳＶ１〜ＳＶ２０）が埋め込まれている。
【００３５】
具体的には、左右側スピーカＳＨ１〜ＳＨ７と、左右側スピーカＳＨ８〜ＳＨ１４とが、それぞれ、ディスプレイＤの左右に配置されている。また、上下側スピーカＳＶ１〜ＳＶ１０と、上下側スピーカＳＶ１１〜ＳＶ２０とが、それぞれ、ディスプレイＤの上下に配置されている。
【００３６】
なお、図２の映像音響システム１００において、ディスプレイＤの４隅にスピーカが配置されることがある（破線で図示）。この場合、音像定位装置１０は、４隅のスピーカを左右側スピーカＳＨ及び上下側スピーカＳＶの何れとしても扱わず、４隅のスピーカに音響信号を出力しなくともよい。
【００３７】
＜音響システムの第３例＞
また、映像音響システム１００は、図３に示すように、上下側スピーカＳＶについて、ディスプレイＤの上下の何れか一方のみに配置してもよい。具体的には、図３の映像音響システム１００は、図１と比べて、ディスプレイＤの上側に配置された上下側スピーカＳＶ１〜ＳＶ４が取り除かれ、ディスプレイＤの下側のみに上下側スピーカＳＶ５〜ＳＶ８が配置されている。
【００３８】
以上、映像音響システム１００の具体例１〜３について説明したが、音像定位装置１０に適用可能な映像音響システム１００は、これに限定されない。つまり、左右側スピーカＳＨは、ディスプレイＤの左右それぞれに、少なくとも１台以上配置すればよい。また、上下側スピーカＳＶは、ディスプレイＤの上下の一方又は両方に、少なくとも１台以上配置すればよい。この条件を満たしていれば、左右側スピーカＳＨ及び上下側スピーカＳＶの台数及び配置は、後記する音像定位処理を考慮して任意に決定できる。
【００３９】
ここで、ディスプレイＤから左右側スピーカＳＨ及び上下側スピーカＳＶを離して配置可能な距離について説明する。
図１，図３に示すように、左右側スピーカＳＨ及び上下側スピーカＳＶは、ディスプレイＤのサイズ（インチ数）に対して２０％の距離まで、ディスプレイＤの外縁部から離して配置することができる。例えば、ディスプレイＤのサイズが４０インチの場合、ディスプレイＤの外縁部から８インチまで、左右側スピーカＳＨ及び上下側スピーカＳＶを離して配置することができる。
【００４０】
また、左右側スピーカＳＨ及び上下側スピーカＳＶは、ディスプレイＤに隣接配置してもよい。さらに、図２に示すように、左右側スピーカＳＨ及び上下側スピーカＳＶは、ディスプレイＤと一体型してもよい。
【００４１】
従って、ディスプレイＤの周囲とは、ディスプレイＤに隣接する位置から、ディスプレイＤのサイズ（インチ数）に対して２０％離れた位置までの範囲となる。さらに、ディスプレイＤの周囲には、左右側スピーカＳＨ及び上下側スピーカＳＶとディスプレイＤとが一体化した状態も含まれる。
【００４２】
［音像定位装置の構成］
図４を参照して、本発明の第１実施形態に係る音像定位装置１０の構成について説明する。
図４に示すように、音像定位装置１０は、ディスプレイＤの周囲に配置されたスピーカで再生される音響信号に音像定位処理を施すものであって、音響信号入力手段１１と、音像定位処理手段１２と、帯域分割手段１３とを備える。
【００４３】
音響信号入力手段１１は、音響信号が入力され、この音響信号を音像定位処理手段１２に出力するものである。ここで、音響信号入力手段１１は、後記する音像定位処理に対応した音響信号が入力される。例えば、音響信号入力手段１１は、音像定位処理がレベルパンニングの場合、ステレオ、５．１チャンネル、２２．２チャンネル等のマルチチャンネルの音響信号が入力される。
【００４４】
音像定位処理手段１２は、音響信号入力手段１１から音響信号が入力され、この音響信号に音像定位処理を施すものである。そして、音像定位処理手段１２は、音像定位処理を施した音響信号を帯域分割手段１３に出力する。
【００４５】
ここで、音像定位処理手段１２が施す音像定位処理は、特に制限されず、例えば、心理音響モデル、物理音響モデル又は頭部伝達関数の何れかに基づく方式を用いることができる。さらに、この音像定位処理として、心理音響モデルと物理音響モデルと頭部伝達関数との２以上を組み合わせた複合的モデルを用いることもできる。
【００４６】
心理音響モデルに基づく音像定位処理とは、人間の音の方向知覚を利用した方式であり、例えば、レベルパンニングである。このレベルパンニングとは、各スピーカ（チャンネル）で再生される音響信号のレベル差（強度差）を制御する音像定位処理である。
【００４７】
物理音響モデルに基づく音像定位処理とは、音響信号を収録した原空間での受音領域と、その音響信号を再生する再生空間との間で音響物理量を一致させる方式であり、例えば、波面合成法（ＷＦＳ：Wave Field Synthesis）及びアンビソニックスである。
【００４８】
なお、心理音響モデル及び物理音響モデルに基づく音像定位処理は、例えば、文献「高臨場感音響技術とその理論、安藤彰男、IEICE Fundamentals Review Vol.3, No.4,pp.33-46」に詳細に記載されている。
【００４９】
頭部伝達関数に基づく音像定位処理とは、音源と耳との位置関係（角度）に応じて、周波数ごとに相対音圧レベルが変化するという頭部伝達関数の特性を利用した方式である。
なお、頭部伝達関数に基づく音像定位処理は、例えば、文献「Review of Digital Filter Design and Implementation Methods for 3-D Sound,Huopaniemi,preprt 4461,102nd Audio Eng.Soc.Convention,1997」に広く概説されている。
【００５０】
帯域分割手段１３は、音像定位処理手段１２から、音像定位処理が施された音響信号が入力され、この音響信号を、頭部伝達関数で仰角の知覚に寄与する周波数帯域（以下、「仰角の知覚に寄与する周波数帯域」）と、仰角の知覚にあまり寄与しない周波数帯域（他の周波数帯域）とに分割するものである。ここで、帯域分割手段１３は、バンドパスフィルタ等の帯域分割処理により、音響信号の周波数帯域を分割する。
【００５１】
そして、帯域分割手段１３は、仰角の知覚に寄与する周波数帯域の音響信号を全ての左右側スピーカＳＨに出力し、仰角の知覚にあまり寄与しない周波数帯域の音響信号を全ての上下側スピーカＳＶに出力する。これによって、図１の例では、左右側スピーカＳＨ１〜ＳＨ８の全てが、同一周波数帯（仰角の知覚に寄与する周波数帯域）の音響信号を再生する。さらに、上下側スピーカＳＶ１〜ＳＶ８の全てが、同一周波数帯（仰角の知覚にあまり寄与しない周波数帯域）の音響信号を再生する。
【００５２】
＜仰角の知覚に寄与する周波数帯域＞
図５を参照して、仰角の知覚に寄与する周波数帯域の設定方法について説明する（適宜図４参照）。
【００５３】
図５では、縦軸が相対音圧レベルであり、横軸が周波数である。また、図５では、聴取位置とスピーカとの仰角がある角度のときの頭部伝達関数を実線で図示し、聴取位置とスピーカとの仰角が別の角度のときの頭部伝達関数を破線で図示している。さらに、図５では、頭部伝達関数の低い周波数側より、最初に表れる上側突端であるピークＰ１、最初に表れる下側突端であるノッチＮ１、その次のノッチＮ２をそれぞれ図示した。
【００５４】
前記したように、スピーカの位置を一定とするならば、この頭部伝達関数の周波数成分において、ピークＰ１及びノッチＮ１，Ｎ２は、聴取位置の上下に伴って、大きく移動すると考えられる。その一方、これらピークＰ１及びノッチＮ１，Ｎ２は、聴取位置の左右にはさほど影響を受けない（図５不図示）。つまり、ピークＰ１及びノッチＮ１，Ｎ２は、スピーカと聴取位置との仰角の変動に合わせて、移動することになる。
【００５５】
この結果、仰角の知覚に寄与する周波数帯域の音響信号は、左右側スピーカＳＨで再生される。このため、聴取位置が上下に動いてスピーカと聴取位置との仰角が変動した場合、これらピークＰ１及びノッチＮ１，Ｎ２が、聴取位置のずれに連動して移動することになる。その一方、仰角の知覚にあまり寄与しない周波数帯域の音響信号は、上下側スピーカＳＶで再生される。このため、聴取位置が同一水平面内で左右に動くような場合でも、聴取者が音像を知覚する位置は、安定して保たれる。
【００５６】
従って、ピークＰ１及びノッチＮ１，Ｎ２の移動範囲であるΔＰ１，ΔＮ１及びΔＮ２が、それぞれ、仰角の知覚に寄与する周波数帯域として予め設定される。その一方、音響信号に含まれる周波数帯域のうち、仰角の知覚に寄与する周波数帯域以外の他の周波数帯域が、仰角の知覚にあまり寄与しない周波数帯域となる。
【００５７】
例えば、ディスプレイＤの視距離を１．５Ｈ(ディスプレイＤの高さＨに対して１．５倍の距離)とすると、仰角方向の視野角は、約±２０度になる。この範囲内で視野角を変動させると、ピークＰ１は、３．５ｋＨｚから５．５ｋＨｚまでの間を移動することが多くなる。また、ノッチＮ１，Ｎ２は、互いに重なる周波数帯を生じさせながら、６ｋＨｚから１０ｋＨｚまでの間を移動することが多くなる。従って、仰角の知覚に寄与する周波数帯域は、例えば、３．５ｋＨｚ以上５．５ｋＨｚ未満、及び、６ｋＨｚ以上１０ｋＨｚ未満という２つの周波数帯域に予め設定する。
【００５８】
なお、仰角の知覚に寄与する周波数帯域は、視距離等の聴取環境の外的要因や頭部伝達関数の個人差により変化するため、この例に限定されない。このため、仰角の知覚に寄与する周波数帯域は、図示を省略した周波数帯域設定手段によって、手動で設定してもよい。
また、仰角の知覚に寄与する周波数帯域は、２つに限定されず、１つ又は３つ以上というように、任意の数だけ設定することができる。
さらに、頭部伝達関数の周波数成分において、その特徴量は、ピークＰ１及びノッチＮ１，Ｎ２に限定されない。この場合、仰角の変動に伴って特徴量の移動が顕著な帯域を、仰角の知覚に寄与する周波数帯域にすることができる。
【００５９】
［音像定位装置の動作］
図６を参照して、図４の音像定位装置１０の動作について説明する（適宜図４参照）。
音像定位装置１０は、音響信号入力手段１１によって、入力された音響信号を音像定位処理手段１２に出力する（ステップＳ１）。また、音像定位装置１０は、音像定位処理手段１２によって、音響信号入力手段１１から入力された音響信号に音像定位処理を施す（ステップＳ２）。
【００６０】
音像定位装置１０は、帯域分割手段１３によって、音像定位処理手段１２から入力された音響信号を、仰角の知覚に寄与する周波数帯域と、仰角の知覚にあまり寄与しない周波数帯域とに分割する。そして、音像定位装置１０は、帯域分割手段１３によって、仰角の知覚に寄与する周波数帯域の音響信号を全ての左右側スピーカＳＨに出力し、仰角の知覚にあまり寄与しない周波数帯域の音響信号を全ての上下側スピーカＳＶに出力する（ステップＳ３）。
【００６１】
以上のように、本発明の第１実施形態に係る音像定位装置１０によれば、聴取者が、仰角の知覚に寄与する周波数帯域の音響信号を、その頭部とおおよそ同じ高さにある左右側スピーカＳＨから聴取する。従って、音像定位装置１０によれば、聴取位置がディスプレイＤの正面から左右にずれた場合でも、ディスプレイＤの表示画面ＤＡ上への定位感が安定するような音響再生が可能となる。そして、音像定位装置１０によれば、仰角の知覚に寄与する音響信号の周波数帯域での周波数特性の変動が少ないため、頭部伝達関数の個人差や聴取環境のばらつきによる影響が少なく、ディスプレイＤの表示画面ＤＡ上へ安定した音像定位を可能とする。
【００６２】
さらに、音像定位装置１０によれば、音の回折・反射を利用せずに直接音のみを扱うため、音響信号の特性を変化させることがなく、音質を低下させることがない。
さらに、音像定位装置１０によれば、左右側スピーカＳＨで再生される周波数帯域が比較的高域のため、小型の左右側スピーカＳＨを映像音響システム１００に採用することが可能となる。
【００６３】
（変形例１）
［音像定位装置の構成］
図７を参照して、本発明の変形例１に係る音像定位装置１０Ｂの構成について、第１実施形態と異なる点を説明する。この音像定位装置１０Ｂでは、音像定位処理と帯域分割処理の順番を入れ替えた点が、第１実施形態と異なる。
【００６４】
図７の帯域分割手段１３は、音像定位処理手段１１から音響信号が入力され、図４の同手段と同様、この音響信号に帯域分割処理を施すものである。そして、帯域分割手段１３は、仰角の知覚に寄与する周波数帯域の音響信号を音像定位処理手段１２Ｈに出力し、仰角の知覚にあまり寄与しない周波数帯域の音響信号を音像定位処理手段１２Ｖに出力する。
【００６５】
音像定位処理手段（左右側音像定位処理手段）１２Ｈは、帯域分割手段１３から仰角の知覚に寄与する周波数帯域の音響信号が入力され、この音響信号に音像定位処理を施すものである。そして、音像定位処理手段１２Ｈは、音像定位処理を施した音響信号を左右側スピーカＳＨに出力する。
【００６６】
音像定位処理手段（上下側音像定位処理手段）１２Ｖは、帯域分割手段１３から仰角の知覚にあまり寄与しない周波数帯域の音響信号が入力され、この音響信号に音像定位処理を施すものである。そして、音像定位処理手段１２Ｖは、音像定位処理を施した音響信号を上下側スピーカＳＶに出力する。
【００６７】
なお、音像定位処理手段１２Ｈ，１２Ｖにおいて、音像定位処理の組み合わせは、特に制限されない。つまり、音像定位処理手段１２Ｈ，１２Ｖは、同じ種類の音像定位処理を施してもよく、異なる種類の音像定位処理を施してもよい。
【００６８】
［音像定位装置の動作］
図８を参照して、図７の音像定位装置１０Ｂの動作について説明する（適宜図７参照）。
ステップＳ１１の処理は、図６のステップＳ１と同様のため、説明を省略する。
音像定位装置１０Ｂは、帯域分割手段１３によって、音像定位処理手段１１から入力された音響信号に帯域分割処理を施す（ステップＳ１２）。
【００６９】
音像定位装置１０Ｂは、音像定位処理手段１２Ｈによって、帯域分割手段１３から入力された仰角の知覚に寄与する周波数帯域の音響信号に音像定位処理を施して、左右側スピーカＳＨに出力する（ステップＳ１３）。
【００７０】
音像定位装置１０Ｂは、音像定位処理手段１２Ｖによって、帯域分割手段１３から入力された仰角の知覚にあまり寄与しない周波数帯域の音響信号に音像定位処理を施して、上下側スピーカＳＶに出力する（ステップＳ１４）。
【００７１】
以上のように、本発明の変形例１に係る音像定位装置１０Ｂは、図４の音像定位装置１０と同様の効果を奏する。従って、音像定位処理を考慮して、図４の音像定位装置１０を利用するか、図７の音像定位装置１０Ｂを利用するかを選択できる。例えば、波面合成法のような多チャンネルにわたる音像定位処理の場合、図４の音像定位装置１０のように、音像定位処理の前に帯域分割処理を行う方が、処理コストが低くなるために好ましい。その一方、音像定位処理として頭部伝達関数を用いた場合、時間領域での処理になるので、図７の音像定位装置１０Ｂのように、音像定位処理を行った後に帯域分割処理を行う方が、処理が簡素になるために好ましい。
【００７２】
さらに、音響信号の伝送を考慮すると、帯域分割処理前の音響信号を伝送するか、又は、帯域分割処理後の音響信号を伝送するかによって、伝送コスト及び処理コストが異なってくる。従って、図４の音像定位装置１０及び図７の音像定位装置１０Ｂは、音像定位処理の都合や音響信号の伝送を考慮して選択可能である。
【００７３】
（第２実施形態）
図４に戻り、本発明の第２実施形態に係る音像定位装置１０Ｃについて、第１実施形態と異なる点を説明する。この音像定位装置１０Ｃでは、左右側スピーカＳＨが配置された高さと、音像定位処理による音像定位位置の高さを一致させることが第１実施形態と異なる。以下、２つの具体例を示して、第２実施形態を説明する。
【００７４】
＜第１例＞
この第１例では、音像定位装置１０Ｃは、図９の映像音響システム１００Ｃに音響信号を出力する。この映像音響システム１００Ｃにおいて、左右側スピーカＳＨ１，ＳＨ２は、その高さが音像定位位置αに一致するように、ディスプレイＤの左右に１対予め配置される。そして、音像定位装置１０Ｃは、帯域分割手段１３によって、１対の左右側スピーカＳＨ１，ＳＨ２に音響信号を出力する
【００７５】
ここで、左右側スピーカＳＨ１，ＳＨ２の配置方法について説明する。
映像音響システム１００Ｃにおいて、ディスプレイＤの表示画面ＤＡ上に仮想スピーカ（チャンネル）が設定される場合がある。例えば、劇場では、音響透過型のスクリーン（表示手段）の背面に配置されたスピーカが音響信号を出力する。また、例えば、２２．２マルチチャンネル音響方式では、ディスプレイＤの表示画面ＤＡ上に相当する位置に仮想スピーカが設定される。これらの場合、音像定位装置１０Ｃは、このチャンネル位置を仮想スピーカとして音像定位処理を施す。すなわち、音像定位位置αは、この仮想スピーカの位置となる。従って、聴取者は、この仮想スピーカの高さに一致するように左右側スピーカＳＨ１，ＳＨ２を配置する。
【００７６】
なお、第１例では、左右側スピーカＳＨ１，ＳＨ２を音像定位位置αの高さで予め配置することとして説明したが、これに限定されない。つまり、音像定位装置１０Ｃは、音像定位処理手段１２によって、音像定位位置αが左右側スピーカＳＨ１，ＳＨ２の高さに一致するように、音像定位処理を施してもよい。具体的には、音像定位処理手段１２は、左右側スピーカＳＨ１，ＳＨ２の高さに一致するような音像定位位置αを入力パラメータとして、音像定位処理を施す。
【００７７】
＜第２例＞
この第２例では、音像定位装置１０Ｃは、図１〜図３のように、ディスプレイＤの左右両方に複数の左右側スピーカＳＨが配置された映像音響システム１００に、音響信号を出力する。例えば、図１の映像音響システム１００は、ディスプレイＤの左右にそれぞれ４個の左右側スピーカＳＨ１〜ＳＨ４，ＳＨ５〜ＳＨ８が配置されている。従って、音像定位装置１０Ｃは、左右側スピーカＳＨ１〜ＳＨ４，ＳＨ５〜ＳＨ８から、音像定位位置αと同じ高さに配置された左右側スピーカＳＨを１対選択して、音響信号を出力する。
【００７８】
図４の音像定位処理手段１２Ｃは、左右側スピーカＳＨの位置情報が予め設定される。この左右側スピーカＳＨの位置情報は、例えば、左右側スピーカＳＨが配置された座標を、音像定位処理と同一座標系で表したものである。また、音像定位処理手段１２Ｃは、音像定位位置αと、左右側スピーカＳＨの位置情報とを比較し、音像定位位置と同じ高さの左右側スピーカＳＨを、ディスプレイＤの左右から１対選択する。ここで、音像定位位置と同じ高さの左右側スピーカＳＨが存在しない場合、音像定位処理手段１２Ｃは、音像定位位置αに最も近い高さの左右側スピーカＳＨを１対選択する。そして、音像定位処理手段１２Ｃは、仰角の知覚に寄与する周波数帯域の音響信号に音像定位処理を施して、選択した１対の左右側スピーカＳＨに音響信号を出力する。
【００７９】
以上のように、本発明の第２実施形態に係る音像定位装置１０Ｃは、聴取位置から見た定位させる音像の仰角と、聴取位置から見た左右側スピーカＳＨ１，ＳＨ２の仰角とを一致させることができる。これによって、音像定位装置１０Ｃは、聴取位置が上下に動き、定位させる音像と聴取者の頭部との高さが変動した場合にも、ピーク及びノッチ（図５参照）も対応しながら移動するため、聴取者に高い定位感を与えることができる。
【００８０】
さらに、音像定位装置１０Ｃによれば、例えば、音像定位処理がレベルパンニングであれば、定位させる音像と同一の方位角にある上下側スピーカＳＶで音像定位処理を行い、定位させる音像と同一の仰角にある左右側スピーカＳＨで音像定位処理を行うことが好ましい。これによって、音像定位装置１０Ｃによれば、上下側スピーカＳＶが再生する音響信号により、定位させる音像の方位角が特に精度よく再現され、左右側スピーカＳＨが再生する音響信号により、定位させる音像の仰角が特に精度よく再現される。
【００８１】
さらに、前記した第２例によれば、コンテンツと音像定位位置とを連動させることが可能となる。例えば、歌手が歌っているコンテンツがディスプレイＤの表示画面ＤＡに表示される場合を考える。この場合、音像定位装置１０Ｃは、ディスプレイＤの表示画面ＤＡに表示される歌手の位置が音像定位位置として格納されたメタデータが入力され、この歌手の位置で音像定位されるように音像定位処理を施す。これによって、音像定位装置１０Ｃは、ディスプレイＤの表示画面ＤＡに表示される歌手の位置と、音像定位位置とを一致させ、聴取者により高い定位感を与えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明は、一般家庭、及び、映画館、劇場等の大規模施設に設置される映像音響システムで利用することができる。
【符号の説明】
【００８３】
１０，１０Ｂ，１０Ｃ  音像定位装置
１１  音響信号入力手段
１２  音像定位処理手段
１２Ｈ  音像定位処理手段（左右側音像定位処理手段）
１２Ｖ  音像定位処理手段（上下側音像定位処理手段）
１３  帯域分割手段
１００，１００Ｃ  映像音響システム
Ｄ  ディスプレイ（表示装置）
ＳＨ，ＳＨ１〜ＳＨ１４  左右側スピーカ
ＳＶ，ＳＶ１〜ＳＶ２０  上下側スピーカ
【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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【図８】
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【図９】
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